Камера захватывает изображения внутренней части твердых объектов

Команда ученых разработала нелинейную камеру, способную делать снимки внутренней части твердых объектов с высоким разрешением с использованием электромагнитных волн терагерцового диапазона (ТГц). Изображения, полученные с использованием терагерцового излучения, называются гиперспектральными, поскольку изображение состоит из пикселей, каждый из которых содержит электромагнитную сигнатуру объекта в этой точке.

Находясь между микроволнами и инфракрасным излучением в электромагнитном спектре, терагерцовое излучение легко проникает в такие материалы, как бумага, одежда и пластик, точно так же, как рентгеновские лучи, но не причиняя вреда. Его безопасно использовать даже с самыми деликатными биологическими образцами. ТГц изображения позволяют увидеть молекулярный состав объектов и различать различные материалы, такие как, например, сахар и кокаин.

Отпечаток всех деталей изображения сохраняется таким образом, что природа объекта может быть исследована во всех деталях. До сих пор считалось невозможным создание камер, способных снимать гиперспектральное изображение с сохранением мелких деталей, обнаруживаемых терагерцовым излучением.

Команда использовала однопиксельную камеру для изображения образцов объектов с узорами терагерцового света. Прототип может определять, как объект изменяет различные модели терагерцового света. Сочетая эту информацию с формой каждого исходного узора, камера показывает изображение объекта, а также его химический состав.

Источники терагерцового излучения очень слабые, и точность гиперспектральных изображений до сих пор была ограниченной. Чтобы преодолеть это, команда направила стандартный лазер на уникальный нелинейный материал, способный преобразовывать видимый свет в ТГц. Прототип камеры создает электромагнитные волны терагерцового диапазона очень близко к образцу, подобно тому, как работает микроскоп. Поскольку терагерцовые волны могут проходить сквозь объект, не затрагивая его, полученные изображения показывают форму и состав объектов в трех измерениях.

Следующий этап исследований будет заключаться в ускорении процесса восстановления изображения и применении терагерцовых камер в реальных приложениях, таких как безопасность аэропортов, интеллектуальные автомобильные датчики, контроль качества на производстве и сканеры для выявления проблем со здоровьем, таких как рак кожи.