วิธีการตรวจจับแบบใหม่สำหรับการตรวจเอกซเรย์ด้วยแสง (OCT) ทำให้ได้ภาพคุณภาพสูงที่ความเข้มของแสงน้อย วิธีการ OCT ใหม่ได้รับการพัฒนาโดยกลุ่มนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโอ๊คแลนด์ในนิวซีแลนด์และมหาวิทยาลัย Nicolaus Copernicusในโปแลนด์ ยืมแนวคิดสำหรับกลไกการตรวจจับจากควอนตัมออปติก พวกเขาอธิบายในOptics Lettersว่าวิธีการดังกล่าวสามารถ
สร้างผลลัพธ์ที่เทียบเท่ากับระบบ OCT มาตรฐาน
ที่ระดับความเข้มแสงต่ำมาก (ประมาณ 10 pW) ได้อย่างไร OCT เป็นเทคนิคการถ่ายภาพทางการแพทย์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งสามารถรับภาพตัดขวางของวัสดุกึ่งโปร่งแสงได้โดยไม่รุกราน มีการประยุกต์ใช้ในหลายสาขาวิชาทางการแพทย์ รวมทั้งจักษุวิทยา โรคหัวใจและผิวหนัง ซึ่งความละเอียดช่วยให้มองเห็นรายละเอียดด้วยกล้องจุลทรรศน์ มันทำงานโดยให้แสงสว่างแก่เนื้อเยื่อด้วยแสงที่มองเห็นได้หรือใกล้อินฟราเรดในแบนด์วิดท์กว้าง แสงนี้จะกระจัดกระจายและสะท้อนโดยสื่อชีวภาพ จากนั้นจับและประเมินโดยใช้เครื่องตรวจจับสเปกโตรสโกปี
OCT สามารถให้ภาพสัณฐานวิทยาของเนื้อเยื่อที่ความละเอียด 1 µm และปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของการตรวจตาตามปกติ ซึ่งจักษุแพทย์อาจแนะนำให้ทำการสแกนเพื่อตรวจสอบชั้นของเรตินาที่โดดเด่นและแยกแยะโรคต้อหินหรือโรคจอประสาทตาออก
ในการตั้งค่าทางคลินิก OCT ถูกจำกัดโดยระดับความรุนแรงที่อนุญาต ตัวอย่างเช่น ระดับความปลอดภัยที่กำหนดไว้สำหรับการถ่ายภาพดวงตาคือ 1.7 และ 5 mW ที่ความยาวคลื่น 800 และ 1060 นาโนเมตร ตามลำดับ ข้อจำกัดที่บางครั้งอาจส่งผลต่อความเที่ยงตรงของภาพที่ได้
ทีมที่นำโดยSylwia Kolenderskaข้ามข้อจำกัดนี้
โดยใช้เครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวที่มีตัวนำยิ่งยวด แทนเครื่องตรวจจับ OCT มาตรฐาน ซึ่งเป็นแนวคิดที่ได้รับแรงบันดาลใจจากเลนส์ควอนตัมซึ่ง SSPD ถูกใช้เพื่อศึกษาคุณสมบัติต่างๆ ของโฟตอนเดี่ยว
ทีละโฟตอน…ทีมงานได้นำแนวคิดเรื่องการใช้ SSPD มาใช้ในขณะที่ค้นคว้าแผนการตรวจจับ OCT ใหม่ โดยเป็นผู้นำทางไปสู่ระบบ OCT ที่ใช้พลังงานต่ำที่มีความเที่ยงตรงสูง เนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้สามารถตรวจจับโฟตอนเดี่ยว การตั้งค่าที่เสนอจึงใช้แสงในปริมาณที่น้อยกว่าระบบ OCT มาตรฐานมาก อันที่จริง กำลังที่ต้องการนั้นมีขนาดเล็กกว่าพลังงานที่หาได้ในทางการแพทย์เพียงเล็กน้อย
เพื่อให้รูปแบบการตรวจจับใหม่ทำงานได้ ทีมงานต้องทำการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการตั้งค่าออปติคัลดั้งเดิม ซึ่งต้องใช้วิธีการแยกแยะความยาวคลื่นต่างๆ ของแสงที่สะท้อนจากวัตถุในภาพ ขณะที่พวกเขากำลังทำงานในระบอบการตรวจจับด้วยโฟตอนเดียว นักวิจัยจึงตัดสินใจจับคู่ SSPD กับแกนใยแก้วยาว (5 กม.) ซึ่งทำให้เกิดการหน่วงเวลาขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงจะเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันไปตามเส้นใยนี้ ทำให้ SSPD สามารถจับสเปกตรัมแสงได้
…ให้ภาพคุณภาพสูงทีมทดสอบการตั้งค่า OCT ใหม่โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงพัลซิ่ง 1550 นาโนเมตรเพื่อสร้างภาพวัตถุสองชิ้น: กองแก้วประเภทต่างๆและหัวหอมชิ้นหนึ่ง กองแก้วประกอบด้วยสามชั้น: ควอตซ์ (หนา 50 µm), แซฟไฟร์ (หนา 460 µm) และแก้ว BK7 (หนา 500 µm) และใช้เป็นการทดสอบควบคุมเพื่อทำความเข้าใจว่าสามารถแยกแยะชั้นต่างๆ ได้ดีเพียงใด . ใช้ชิ้นหัวหอมเป็นตัวอย่างทางชีวภาพ การทดลองทั้งสองทำให้ได้ภาพที่มีคุณภาพดี เทียบได้กับภาพที่
ได้จากระบบ OCT มาตรฐาน แต่ใช้ระดับความเข้มต่ำกว่า 5 ระดับ
นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าพวกเขาสังเกตเห็นสิ่งประดิษฐ์ในภาพที่สร้างขึ้นใหม่ สิ่งเหล่านี้เป็นคุณสมบัติของภาพที่ไม่ต้องการ ซึ่งในกรณีนี้ ปรากฏขึ้นเนื่องจากระบบตรวจจับกำลังบันทึกการโต้ตอบทุกประเภทระหว่างโฟตอนภายในตัวอย่าง อัลกอริธึมการลบสิ่งประดิษฐ์สามารถใช้เพื่อล้างภาพและใช้งานได้ง่ายเมื่อวัตถุที่ถ่ายภาพมีโครงสร้างที่กำหนดไว้อย่างดี เช่น กองแก้ว สิ่งประดิษฐ์เหล่านี้มีปัญหามากขึ้นเมื่อต้องจัดการกับตัวอย่างทางชีววิทยา ซึ่งโครงสร้างมีความหลากหลายและซับซ้อนสูง
นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์เป็นคนแรกที่สังเกตสสารเฟสใหม่ในผลึกเหลว โนเอล คลาร์กผู้นำการศึกษากล่าวว่า เฟส “เฟอโรอิเล็กทริกนีมาติก” ซึ่งถูกคาดการณ์ครั้งแรกว่ามีอยู่เมื่อกว่า 100 ปีที่แล้ว สามารถพบแอปพลิเคชั่นในหลาย ๆ ด้าน ตั้งแต่หน้าจอแสดงผลรูปแบบใหม่ไปจนถึงหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ที่คิดใหม่
“มีงานวิจัยเกี่ยวกับ nematics 40,000 ฉบับ และในเกือบทุกฉบับ คุณจะเห็นความเป็นไปได้ใหม่ๆ ที่น่าสนใจ หากนีมาติกนั้นเป็นเฟอร์โรอิเล็กทริก” คลาร์กอธิบาย “การค้นพบผลึกเหลวของเราสามารถเปิดกว้างสู่นวัตกรรมทางเทคโนโลยีมากมาย”
กระทู้ที่มีคำสั่งผลึกเหลว Nematic แสดงพฤติกรรมที่คล้ายของเหลวและของแข็งผสมกันอย่างแปลกประหลาด และได้รับชื่อมาจากคำภาษากรีก nema ซึ่ง หมายถึง “เกลียว” ซึ่งเป็นการอ้างอิงถึงข้อบกพร่องทางทอพอโลยีที่มีลักษณะเป็นเกลียวที่มีลักษณะเฉพาะ ข้อบกพร่องเหล่านี้เรียกว่าเส้นแยก และสามารถทำจากโมเลกุลที่ยืดออกหรืออนุภาคคอลลอยด์ โมเลกุลเหล่านี้เป็นขั้ว โดยปลายข้างหนึ่งมีประจุบวกและอีกข้างหนึ่งมีประจุลบ ในผลึกนีมาติกแบบดั้งเดิม ครึ่งหนึ่งของโมเลกุลเหล่านี้จะชี้ไปโดยเฉลี่ยในทิศทางเดียว (เช่น ขวา) และอีกครึ่งหนึ่งในอีกทางหนึ่ง
ผลึกเหลวนีมาติกเฟอร์โรอิเล็กทริกถูกจัดระเบียบมากขึ้น ภายในแพทช์หรือ “โดเมน” ที่เฉพาะเจาะจง โมเลกุลทั้งหมดชี้ไปในทิศทางเดียวกัน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเรียงลำดับขั้วโลก และการปรากฏตัวของมันในผลึกเหลวนีมาติกถูกตั้งสมมติฐานครั้งแรกในปี 1910 โดย Peter Debye และ Max Born ผู้ได้รับรางวัลโนเบล พวกเขาคาดการณ์ว่าหากคริสตัลเหลวได้รับการออกแบบมาอย่างถูกต้อง โมเลกุลของมันสามารถตกสู่สภาวะที่มีขั้วได้เองตามธรรมชาติ
Credit : jogosdojogos.org justsystemsolutions.com jyannamustyle.com katro.info keibairon.net
