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新方法提高超聲成像解析度50倍

2010-12-31
來源:科技日報

  在日前的《自然·物理學》雜志網絡版上,美國加州大學伯克利分校和西班牙馬德里自治大學的科學家聲稱,他們已找到了一種新方法,能夠克服超聲成像圖案解析度不高的局限,將超聲成像的解析度提高50倍。

  研究人員在論文中描述了如何捕獲從一個目標反射回的倏逝波,并重建出僅為聲波波長1/50的微小細節(jié)。與能傳輸很長距離的傳播波相比,倏逝波是一種在物體附近很短距離內漸次減弱的振動。

  論文第一作者、加州大學伯克利分校大規(guī)模集成納米制造中心的博士后研究員朱捷(音譯)表示,利用他們的設備,他們檢獲并傳輸了倏逝波,該波中包含有來自目標的超亞波長信息的重要部分,從而使他們得以實現(xiàn)超清晰的聲學成像。

  研究人員指出,可捕捉倏逝波的設備是一種三維多孔結構的超材料。它包含1600個空心銅管,并集束在一個橫截面為6.3厘米見方、長為16厘米的棒條中。將其靠近目標物,就能捕獲到倏逝波,并把倏逝波傳送到另一端。在實際應用中,這個超材料設備可裝在超聲探頭的一端以大幅改善成像質量。該設備還能改善水下超聲探測(聲納)的效果,或提高工業(yè)應用領域的無損檢測水平。對于超聲檢測來說,成像解析度通常都在毫米級別,有了該設備,解析度就只受限于這些孔的大小。

  實驗中,銅管中的小孔直徑約為1毫米。使用2KHz(千赫)的超聲波,圖像的解析度通常會受限于波長,即200毫米。利用這種多孔超材料,解析的特征尺寸可小至4毫米,也就是波長的1/50。研究人員表示,如果沒有這種超材料,要檢測如此深的亞波長目標幾乎是不可能的。 

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