Tại sao tôm hùm lại được sử dụng trong công nghệ tia X mới?

Bước tiến mới nhất trong cuộc chiến chống lại bom ẩn, gián ẩn nấp và những người nhập cư bất hợp pháp đến thẳng từ đáy đại dương. Tôm hùm sở hữu một trong những hệ thống thị giác độc đáo nhất trong thế giới động vật và các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu để điều chỉnh hệ thống đó với máy quét tia X sẽ làm cho các bức tường thép trở nên mờ đục như giấy lụa.

Tia X là một dạng năng lượng điện từ. Phổ của năng lượng điện từ cũng bao gồm sóng vô tuyến và ánh sáng nhìn thấy . Một số vật liệu hấp thụ tia X, một số vật liệu khác phản xạ chúng và những vật liệu khác để chúng đi qua, khúc xạ các chùm tia để chúng bị uốn cong. Tia X khúc xạ thoát ra khỏi vật liệu ở một góc khác với góc mà chúng chiếu vào.

Một hệ thống tia X điển hình sử dụng một máy phát tia X, tạo ra một chùm tia X và một phương tiện phát hiện (một hệ thống quang học). Để tạo ra một hình ảnh, tia X được bắn vào một vật thể. Một số tia X đi qua vật thể và bị khúc xạ. Các tia X khác bị hấp thụ hoàn toàn, và một số bị phản xạ. Phương tiện phát hiện "nhìn thấy" tia X đi qua đối tượng.

Hệ thống này hoạt động tốt, nhưng nó không lý tưởng. Đầu tiên, các tia X khúc xạ bị bẻ cong ở các góc khác nhau, vì vậy rất khó để quang học thu thập và tập trung chúng một cách hiệu quả. Thứ hai, vì sự khúc xạ làm cho hệ thống kém hiệu quả hơn, tia X phải được cung cấp năng lượng khá cao để quang học thu thập đủ năng lượng để tạo thành một hình ảnh. Và tia X công suất cao không phải là thứ an toàn nhất trên thế giới.

Đôi mắt của con người và các loài động vật khác cũng dựa vào sự khúc xạ. Nhưng không phải tôm hùm. Cách tôm hùm cảm nhận ánh sáng là khác nhau và đó là một hệ thống thị giác gần như hoàn toàn duy nhất đối với động vật giáp xác. Vậy điều gì đã làm cho tầm nhìn của tôm hùm trở nên đặc biệt? Tiếp theo, tìm hiểu lý do tại sao mắt của tôm hùm là một bài học về hiệu quả thị giác.

Tôm hùm nhìn bằng phản xạ chứ không phải khúc xạ. Sự phản chiếu được thực hiện nhờ hàng nghìn ô vuông nằm trong mắt tôm hùm , gần gốc của râu. Những hình vuông này là quang học của tôm hùm. Được cấu tạo hoàn toàn từ các bức tường thẳng và các góc vuông, trái ngược với các thanh và nón cong của mắt người, mắt của tôm hùm phản chiếu các chùm ánh sáng đi vào ở các góc tiêu chuẩn, rất nông, hoặc "góc chăn thả". Tính nhất quán của các góc phản xạ này cho phép hệ thống hình ảnh gửi tất cả các chùm phản xạ bởi một vật thể cụ thể (như con mồi tiềm năng dưới đáy đại dương) đến cùng một tiêu điểm.

Một máy quét mới đang được phát triển tại Công ty Cổ phần Quang học Vật lý và được Bộ An ninh Nội địa Hoa Kỳ tài trợ kết hợp thị lực dựa trên phản xạ của tôm hùm. Nó được gọi là Thiết bị chụp ảnh tia X mắt tôm hùm (LEXID) , và nó tái tạo hệ thống quang học của loài giáp xác thành một điểm phát bóng tương đối. Thiết bị bao gồm một tia X công suất thấpmáy phát điện và một hệ thống quang học. Hệ thống quang học được tạo thành từ hàng nghìn hình vuông bằng kim loại, được đánh bóng cao, phản xạ và sắp xếp các tia X khi chúng đi qua, hướng tới một đối tượng quan tâm (như một điểm ở bên ngoài thùng hàng). Các chùm tia dội ra khỏi các bức tường của các hình vuông theo những góc hoàn toàn có thể đoán trước được, vì vậy hệ thống có thể đặt chúng chuyển động theo các sóng song song. Sự phát xạ song song của các tia cho phép chúng tấn công một khu vực nhỏ hơn nhiều cùng một lúc, làm cho tia X xuyên qua sâu hơn.

Thay vì phát hiện tia X đi qua một đối tượng, LEXID phát hiện các tia bị phân tán trở lại thiết bị. Hệ thống quang học thu nhận và tập trung các tia tán xạ ngược này bằng cách gom tất cả các chùm tia phản xạ vào một tiêu điểm, thay vì phân tích các chùm tia phân kỳ tại các điểm khác nhau trong hệ thống. Khả năng tập trung tất cả ánh sáng phản xạ trong một khu vực nhỏ hơn giúp thu nhận cảm quan chính xác hơn. Đó là một hệ thống quét rất hiệu quả.

LEXID có thể nhìn xuyên qua bê tông, gỗ và thép lên đến 3 inch (75 mm) một cách dễ dàng - nếu không muốn nói là với độ phân giải hoàn hảo. Hình ảnh không có độ nét cao, nhưng nó đủ tốt để nhận ra những gì bên trong một thùng hàng. Và, bởi vì quang học có thể tập trung tia X hiệu quả hơn, chúng có thể được cung cấp năng lượng thấp hơn mà không làm giảm khả năng thị giác. Điều đó có nghĩa là máy quét có thể được sử dụng trên con người an toàn hơn nhiều so với các hệ thống hiện tại. Mức độ phơi nhiễm bức xạ thấp hơn nhiều.

Nhưng điều này ảnh hưởng như thế nào đến quần thể mối trên thế giới? Hãy đọc để khám phá thế giới ứng dụng mới đầy dũng cảm cho công nghệ tia X năng lượng thấp hơn, hiệu quả cao hơn.

Như với hầu hết các thiết bị gián điệp - đặc biệt là những thiết bị không gây nguy cơ bức xạ lớn cho cơ thể con người - LEXID và công nghệ liên quan của nó có rất nhiều ứng dụng. Mọi người đều muốn một cái. Bộ An ninh Nội địa đã đầu tư khoảng 1 triệu đô la vào dự án vì những lý do rõ ràng: Nhìn xuyên qua các bức tường là một động lực lớn trong nỗ lực chống khủng bố.

Các hệ thống X-quang hiện tại được sử dụng để quét hành lý và các container hàng hóa quốc tế là hoàn toàn rất lớn. Tính di động không phải là một tùy chọn. Nhưng với một máy quét cầm tay như LEXID, thật dễ dàng để xem những gì bên trong các thùng chứa hàng hóa, xe tải tại các cửa khẩu biên giới hoặc ô tô ngồi bên đường trong vùng chiến sự.

Vật lý Quang học dự kiến ​​có LEXID trên thị trường sớm nhất là vào năm 2008 và nó sẽ không khả dụng cho Bộ An ninh Nội địa. Với mức giá dự kiến ​​dưới 10.000 đô la cho mỗi máy quét, lĩnh vực này được mở cho mọi loại sử dụng. Những người kiểm tra nhà, người diệt mối và công nhân xây dựng có thể nhìn thấy chính xác những gì bên trong các bức tường và nền của một ngôi nhà. Các nhà khảo cổ có thể tiết kiệm hàng tuần trời cố gắng vào bên trong một cấu trúc mỏng manh chỉ để phát hiện ra rằng trên thực tế, nó không nắm giữ bí mật về sự sụp đổ của thành Rome. Các nhóm SWAT có thể biết chính xác những gì họ đang giải quyết trước khi họ chạy vào một tòa nhà. Công nghệ tia X công suất thấp hơn, hiệu suất cao hơn có thể có nghĩa là các khoa X quang có thể thoát khỏi lớp bọc chì.

Thị giác tôm hùm chỉ mới hình thành, nhưng đó không phải là một mục tiêu mới: Các nhà thiên văn học đã dành 30 năm qua để phát triển một hệ thống quang học dựa trên mắt tôm hùm. Một trong những hiện thân mới nhất được gọi là kính thiên văn Lobster-ISS , có thể làm sáng tỏ vật chất tối và mở rộng đáng kể việc khám phá ngoài thiên hà. Với sự giúp đỡ của những người bạn giáp xác ngon lành và một số khéo léo lâu đời, chúng ta sẽ được xem các siêu tân tinh, lỗ đen và kẻ xấu trong thiên hà này và xa hơn nữa trong thời gian ngắn.

Để biết thêm thông tin về tương lai của an ninh sân bay và tầm nhìn của tôm hùm có thể chiếu sáng vật chất tối như thế nào, hãy xem các liên kết trên trang tiếp theo.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

Nguồn: