Путешествие сквозь рассеивающую ткань с гораздо меньшим количеством света

Как пропускать свет через рассеивающую ткань и сколько света для этого нужно? Можно сказать, что один фотон на пиксель камеры — это нижний предел. Примечательно, что вы можете пойти намного ниже, как показывают исследователи UT и Caltech в Physical Review Letters.

Хотя свет имеет многообещающие биомедицинские применения, например, для измерения кровообращения или отслеживания опухолей, его глубина ограничена сильным рассеянием ткани. Сколько света вам действительно нужно?

Новые результаты исследователей из Университета Твенте в Нидерландах и Калифорнийского технологического института в Пасадене показывают, что интуитивно понятный нижний предел в один фотон на пиксель на самом деле не является нижним пределом. Благодаря волновому характеру света достаточно даже нескольких тысячных фотона на пиксель. Это хорошая новость по нескольким причинам, так как нельзя просто использовать больше света: слишком много света может повредить ткани.Обратное отслеживание

Небольшое количество света, которое проходит через ткани, прошло сложный путь. Он много раз рассыпается, но в конце концов находит выход. Если вам удастся вернуться по этому пути, вы знаете, какая форма волны необходима для успешного прохождения света через ткань.

Хотя вы не знаете точного пути в этом случае, вы знаете, что путь существует: вы вычисляете результат обратно к источнику. Таким образом, можно также сфокусировать свет внутри ткани, позволяя смотреть сквозь ткань или глубже в мозг.Нелогичный

Представьте себе, что сквозь ткань проходит не более 1000 фотонов, в то время как чип камеры имеет 200 000 пикселей. Первая мысль заключается в том, что свет получает всего 1000 пикселей, время от времени показывая «пятнышки» то тут, то там. Однако это неверное предположение.

Различные пиксели могут одновременно регистрировать информацию об одном фотоне. Поскольку свет также является волной, один фотон может путешествовать разными путями.

Фаза света, падающего на пиксели камеры, всегда представляет собой комбинацию фактического сигнала и опорного источника. Даже при «неравном соотношении» пикселей и фотонов доступно полное изображение, и его можно вычислить обратно к источнику.

Хотя изображение имеет меньший контраст, его все же можно восстановить. Это то, чего вы не ожидаете, увидев фотоны как отдельные частицы. Этот противоречивый результат доказывает, что вам нужно гораздо меньше света, чтобы проникнуть глубоко в ткань.

Это хорошая новость для приложений в новых методах визуализации, например, гибридных методах, в которых используется комбинация света и ультразвука.


Портал обо всем