นักวิจัยในจีนได้ใช้วิธีการถ่ายภาพที่เรียกว่า X-ray ghost imaging (XGI) เพื่อให้ได้ภาพสเปกตรัมของวัตถุโดยใช้เครื่องตรวจจับพิกเซลเดียว เทคนิคนี้สามารถประยุกต์ใช้งานได้ในหลายสาขา รวมถึงการถ่ายภาพทางชีวภาพและทางการแพทย์ วัสดุศาสตร์ และการตรวจวัดสิ่งแวดล้อม ต่างจากกล้องทั่วไปตรงที่ ภาพโกสต์ไม่ได้จับภาพของวัตถุโดยตรง แต่จะสร้างภาพขึ้นใหม่จากความสัมพันธ์
ระหว่างแสงที่วัตถุสะท้อนหรือส่งผ่าน กับชุด “รูปแบบจุด”
ที่ใช้ในการส่องสว่าง ในการถ่ายภาพผีแบบคลาสสิก รูปแบบเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยลำแสงสองลำ: ลำแสงหนึ่งที่เข้ารหัสรูปแบบสุ่มที่ทำหน้าที่เป็นข้อมูลอ้างอิง แต่ไม่ได้ตรวจสอบตัวอย่างโดยตรง และอีกอันหนึ่งที่ผ่านตัวอย่าง ลำแสงทั้งสองได้รับข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับวัตถุ แต่ไม่มีตัวใดตัวเดียวสามารถสร้างภาพที่สมบูรณ์ได้
ปรับหน้ากากในงานของพวกเขา นักวิจัยนำโดยLing-An WuและLi-Ming ChenจากInstitute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijingเริ่มต้นด้วยการปรับลำแสงเอ็กซ์เรย์โดยใช้รูปแบบในหน้ากากสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 2 นิ้วที่ทำจากทองคำ และวางห่างจากแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ประมาณ 45 ซม. จากนั้นจึงส่งลำแสงที่มีโครงสร้างที่ได้ผ่านตัวอย่าง ซึ่งอยู่ห่างจากหน้ากากประมาณ 1 ซม. เนื่องจากตัวอย่างอยู่ใกล้กับหน้ากากมาก รูปแบบของรังสีเอกซ์ที่ฉายผ่านตัวอย่างจึงเหมือนกับรูปแบบในหน้ากาก ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการสร้างภาพโกสต์ในงานนี้ การวางแนวนี้ยังช่วยให้มั่นใจได้ว่าความละเอียดจะเท่ากับขนาดพิกเซล 10 μm ของมาสก์
เพื่อป้องกันรังสีที่ไม่ต้องการ นักวิจัยได้ใส่ช่องสี่เหลี่ยมจัตุรัสหนา 3 มม. ที่ทำจากทองแดงระหว่างวัตถุกับเครื่องตรวจจับ ในการรวบรวมข้อมูล พวกเขาวางสเปกโตรมิเตอร์แบบ “ถัง” (ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ เครื่องขยายสัญญาณ ตัวประมวลผลพัลส์ดิจิตอล และซอฟต์แวร์พิเศษ) 25 ซม. หลังรูรับแสงนี้
พลังงานเอ็กซ์เรย์ที่หลากหลาย
เซ็นเซอร์ ขนาด 5 × 5 มม. 2ตรวจจับพลังงานรังสีเอกซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและพร้อมกัน (ตั้งแต่ 3 ถึง 45 keV) อย่างมีประสิทธิภาพและพร้อมกันในขณะที่ส่งผ่านตัวอย่างด้วยความละเอียด 1.5 keV Wu และเพื่อนร่วมงานกล่าว องค์ประกอบหลักของเครื่องตรวจจับพิกเซลเดียวนี้คือไดโอดแคดเมียมเทลลูไรด์หนา 1 มม. ซึ่งสร้างพัลส์ปัจจุบันตามสัดส่วนของพลังงานของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่ตกกระทบ จากนั้นสัญญาณความเข้มของอะนาล็อกเหล่านี้จะถูกแปลงเป็นพัลส์ดิจิตอลที่มีความสูงต่างกัน ถัดไป สัญญาณเอาท์พุตจะถูกเปลี่ยนรูปร่างและขยาย ก่อนประมวลผลเพื่อผลิตสเปกตรัมพลังงาน
หลังจากบันทึกข้อมูลสเปกตรัมทั้งหมดนี้แล้ว นักวิจัยได้สร้างภาพเอ็กซ์เรย์ผีของตัวอย่างโดยการวัดความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มต่างๆ ของแสงที่ส่งผ่านโดยวัตถุผ่านหน้ากาก สิ่งนี้เรียกว่าสหสัมพันธ์อันดับสอง และเป็นเทคนิคประจำในการถ่ายภาพผี
เทคนิคนี้เป็นการสาธิตครั้งแรกของการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์โกสต์แบบเลือกพลังงาน โดยสามารถรับข้อมูลสเปกตรัมและความเข้มได้ในเวลาเดียวกันโดยไม่ส่งผลกระทบซึ่งกันและกัน Wu กล่าว แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่กลุ่มปักกิ่งใช้นั้นง่ายกว่าแหล่งกำเนิดรังสีซินโครตรอนที่ใช้ในการศึกษาก่อนหน้านี้ “แหล่งที่มาของเราคือหลอดเอ็กซ์เรย์บนโต๊ะแบบธรรมดาที่ปล่อยรังสีโพลีโครมาติกที่มีความเข้มต่ำกว่ามาก” เธออธิบาย “องค์ประกอบหลักในการทดลองของเราคือ อันที่จริง มาสก์มอดูเลชันทองคำแกะสลักที่ประดิษฐ์ขึ้นเป็นพิเศษของเรา ด้วยเทคนิคการผลิตขนาดเล็กที่ทันสมัย เราสามารถแกะสลักลวดลายส่วนใหญ่ในหน้ากากตามที่ออกแบบไว้ได้ เรากำหนดคุณลักษณะของเราโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ซึ่งเรายืนยันว่าขนาดพิกเซลคือ 10 ไมโครเมตรจริงๆ”
กล้องจุลทรรศน์ Terahertz สร้างภาพ ‘ผี’ ที่มีความแม่นยำสูง
น่าสนใจสำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์เนื่องจากการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์โกสต์สามารถทำได้ด้วยระดับการแผ่รังสีที่ต่ำกว่าการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์แบบเดิมมาก จึงควรมีความน่าสนใจสำหรับการถ่ายภาพทางการแพทย์และการวิเคราะห์ในตัวอย่างในร่างกาย เธอบอกกับPhysics World “เทคนิคนี้รับภาพตามสเปกตรัมลายนิ้วมือของวัตถุ จึงสามารถแยกแยะชั้นเนื้อเยื่อต่างๆ ได้ง่ายขึ้นและไม่เสียหาย”
ส่วนการใช้งานอื่นๆ ได้แก่ การวิเคราะห์แร่แร่และตัวอย่างทางโบราณคดี เธอกล่าวเสริมสมาชิกของทีมปักกิ่งที่รายงานผลงานของพวกเขาในChinese Physics Letters (ซึ่งตีพิมพ์ร่วมกันโดย IOP PublishingและChinese Physical Society ) กล่าวว่าตอนนี้พวกเขาวางแผนที่จะวิเคราะห์ตัวอย่างทางชีววิทยาจริงและวัสดุอื่นๆ “การวิเคราะห์สัญญาณเอ็กซ์เรย์จากวัตถุดาวก็เป็นไปได้อีกทางหนึ่ง” วูกล่าวเสริม
ทีมของ Bhargava หวังว่าความไวของวิธีการแบบวงปิดจะช่วยให้ AFM-IR สามารถวิเคราะห์วัสดุที่หลากหลายยิ่งขึ้นด้วยปริมาณที่น้อยกว่ามาก หากนำไปใช้ อาจช่วยให้นักวิจัยตรวจสอบวัสดุต่างๆ รวมถึงสารผสมที่ซับซ้อนที่มีอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ และพฤติกรรมต่างๆ รวมถึงการเสียรูปของโมเลกุลโปรตีน
แทนที่จะเป็นหอสังเกตการณ์ความยาวกิโลเมตรในปัจจุบัน เครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงในอนาคตอาจมีความยาวเพียงไม่กี่เมตร นั่นคือเป้าหมายของนักฟิสิกส์ในสหราชอาณาจักรและเนเธอร์แลนด์ ซึ่งได้นำเสนอการออกแบบสำหรับอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบคลื่นสสารที่จะอาศัยการวางซ้อนของวัตถุขนาดเล็ก เช่น ผลึกเพชร แทนที่จะเป็นลำแสงเลเซอร์ พวกเขากล่าวว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะไวต่อคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำและความถี่กลาง
คลื่นความโน้มถ่วงถูกสังเกตโดยตรงครั้งแรกในปี 2015 เมื่อหอดูดาว LIGO ในสหรัฐอเมริกาดึงการแผ่รังสีจากหลุมดำที่รวมเข้าด้วยกัน หลุมดำเหล่านี้กระจายคลื่นระลอกคลื่นต่อเนื่องในกาลอวกาศ ซึ่งทำให้คู่ของแขนตั้งฉากประกอบขึ้นเป็นอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ของ LIGO ได้รับการขยายและการหดตัวเล็กๆ น้อยๆ หลายครั้ง การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ เหล่านั้นได้รับการบันทึกว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงของการรบกวนระหว่างลำแสงเลเซอร์ที่ส่งไปตามแขน
อย่างไรก็ตาม หอสังเกตการณ์ที่ใช้เลเซอร์ดังกล่าวมีขนาดใหญ่มาก โดยทั่วไปแล้ว คลื่นความโน้มถ่วงที่เคลื่อนผ่านจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความยาวเศษส่วนในลำดับที่ 10 -19หรือน้อยกว่า ซึ่งหมายความว่าแขนของเครื่องตรวจจับจะต้องยาวหลายกิโลเมตร หากสิ่งอำนวยความสะดวกจะให้สัญญาณที่สมเหตุสมผลเหนือแหล่งที่มาของเสียงพื้นหลังมากมาย ในกรณีของ LIGO แต่ละแขนจะยืดออกได้ 4 กม.
Credit : coachfactoryoutletbo.net coachsfactoryoutletmns.net coast2coastpersonnel.com cooperationcommons.org countryriders.net
