Создан гибрид фотокамеры и безопасного рентгеновского аппарата

Однопиксельная камера, работающая в терагерцевом диапазоне, созданная исследователями из Университета Райс, может привести к технологиче­скому прорыву в телекоммуникациях, медицине, сфере безопасности. Детище американских инженеров позволило найти способ перехода с дорогих мультипиксельных сенсоров на терагерцевые системы, обходящиеся одним микроскопическим светодиодом. Однопиксельная камера фиксирует изображение гораздо лучше, чем мультипиксельные цифровые фотоаппараты последнего поколения. Традиционные камеры разбивают изображение на три базовых цвета — красный, зеленый и голубой, а терагерцевая система считывает индивидуальную длину световой волны, исходящей из каждой точки, и в соответствии с ней воспроизводит точный цвет, что обеспечивает высокую контрастность и абсолютную реалистичность изображения.

Основу инновационной камеры составляет чип DMD (Digital Micromirror Device), содержащий миллионы зеркал, каждое размером не больше бактерии в поперечнике. Во время съемки зеркала DMD быстро и хаотично колеблются. Объектив камеры направляет на DMD свет, а вторая линза собирает отблески от всех повернутых в данное мгновение микрозеркал и направляет их суммарное излучение на единственный фотодиод. Затем с помощью сложного математиче­ского алгоритма с учетом яркости и интенсивности света каждой точки составляется целостное изображение.

«Подобные разработки, безусловно, предназначены не для широкого использования, а для научных исследований, — говорит РБК daily доктор физико-математических наук, декан факультета проблем физики и энергетики МФТИ Алексей Леонов. — С помощью подобной камеры можно, например, изучать свойства материалов. Однако помимо наукоемких технологий такая камера, несомненно, найдет свое применение в секретных проектах и оборонной промышленности».

Особенность подобной камеры заключается в том, что она снимает в терагерцевом диапазоне, который в электромагнитном спектре находится между инфракрасным и микроволновым диапазонами. Терагерцевые лучи проникают сквозь ткань, дерево и пластик, что, по словам профессора Ричарда Бараника, позволит создать совершенно недорогие, но эффективные системы для таможенного досмотра, которые будут просвечивать багаж и одежду пассажиров без вреда для здоровья людей.

Также терагерцевая камера может быть положена в основу медицинской аппаратуры, работающей по принципу рентгена, но исключающей опасность облучения. Однако терагерцевое излучение оказывается бессильным перед металлом и водой, которые не пропускают волны этого типа. Поэтому однопиксельные камеры хоть и не станут равноценной заменой всем скри­нинговым системам, но, без сомнения, прекрасно дополнят уже имеющиеся разработки. Ведь проходя сквозь одежду, бумагу и полимеры, терагерцевое излучение позволяет обнаружить оружие и взрывчатые вещества по их характерным спектральным отпечаткам. Заинтересовавшись свойствами терагерцевой камеры, компании Smiths Detection и TeraView поддержали идею создания нового поколения устройств, обнаруживающих оружие и взрывчатые вещества, скрытые в одежде, обуви и ручной клади, и выделили грант на создание подобных камер в промышленном масштабе.

«Действительно, терагерцевое излучение может эффективно использоваться на таможенном контроле, ведь оно, будучи безопасным для человека, способно распознать не только оружие, но и взрывчатку. А по тому, какой интенсивности будет отражение терагерцевых волн, можно заключить, какого именно типа взрывчатое вещество спрятано под одеждой или в багаже, — рассказал РБК daily доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой микроволновой физики МФТИ Анатолий Прохоров. — Однако таможенным досмотром область применения терагерцевого излучения не ограничивается. В медицине с помощью лучей этого диапазона можно заглянуть внутрь таблетки и определить, какие именно вещества в ней присутствуют. Можно просветить человека и обнаружить в его организме какие-либо новообразования. Терагерцевые установки выведут связь, в частности спутниковую, на новый уровень. Например, сообщение с помощью терагерцевых волн между космическими станциями не засечет ни один радар на земле, так как лучи данного спектра, прекрасно проходя в безвоздушном пространстве, будут поглощаться облаками и до Земли просто не дойдут». Успешное испытание многофункциональной однопиксельной камеры, по мнению ученых, дает надежду на создание качественно новых устройств, базирующихся на использовании терагерцевого излучения.

Екатерина Люльчак