Hvorfor bruges hummer i nye røntgenteknologier?

Det seneste fremskridt i krigen mod skjulte bomber, lurende kakerlakker og illegale immigranter kommer direkte fra havets bund. Hummer besidder et af de mest unikke synssystemer i dyreverdenen, og forskere arbejder på at tilpasse dette system til røntgenskannere, der vil gøre stålvægge omtrent lige så uigennemsigtige som silkepapir.

Røntgenstråler er en form for elektromagnetisk energi. Spektret af elektromagnetisk energi omfatter også radiobølger og synligt lys. Nogle materialer absorberer røntgenstråler, andre afspejle dem og andre lader dem passere igennem, brydning bjælkerne, så de bøjer. Brydede røntgenstråler forlader materialet i en anden vinkel end den, de rammer.

Et typisk røntgensystem anvender en røntgengenerator, som producerer en stråle af røntgenstråler, og et detektionsmedium (et optisk system). For at lave et billede, Røntgenstråler affyres mod et objekt. Nogle af røntgenstrålerne passerer gennem objektet og brydes. Andre røntgenstråler absorberes fuldstændigt, og nogle afspejles. Detektionsmediet "ser" de røntgenstråler, der passerer gennem objektet.

Dette system fungerer godt, men det er ikke ideelt. Først, de brydte røntgenstråler bøjer i forskellige vinkler, så det er svært for optikken effektivt at indsamle og fokusere dem. Sekund, da brydningen gør systemet mindre effektivt, røntgenstrålerne skal være temmelig kraftige for at optikken kan samle nok energi til at danne et billede. Og højeffektrøntgen er ikke det sikreste i verden.

Mennesker og andre dyrs øjne er også afhængige af brydning. Men ikke hummer. Måden en hummer opfatter lys på er anderledes, og det er et visuelt system, der er næsten helt unikt for krebsdyr. Så hvad gør hummersyn så specielt? Næste, finde ud af, hvorfor et hummers øje er en lektion i visuel effektivitet.

Hummervision

Hummer ser ved refleksion, ikke brydning. Refleksionen er muliggjort af tusinder af firkanter i hummerens øjne, som er nær bunden af ​​antennerne. Disse firkanter er hummerens optik. Består udelukkende af lige vægge og rette vinkler, i modsætning til det menneskelige øjes krumme stænger og kogler, et hummerøje reflekterer de lysstråler, der kommer ind som standard, meget lave vinkler, eller "græsningsvinkler". Konsekvensen af ​​disse refleksionsvinkler gør det muligt for billeddannelsessystemet at sende alle de stråler, der reflekteres af et bestemt objekt (som potentielt bytte på havbunden) til det samme fokuspunkt.

En ny scanner under udvikling hos Physical Optics Corporation og finansieret af US Department of Homeland Security inkorporerer en hummers refleksionsbaserede syn. Det kaldes Lobster Eye X-ray Imaging Device (LEXID) , og det replikerer krebsdyrets optiske system til en relativ tee. Enheden består af en lavdreven røntgengenerator og et optiksystem. Optiksystemet består af tusinder af metalliske, stærkt polerede firkanter, der reflekterer og justerer røntgenstrålerne, når de passerer igennem, på vej mod et objekt af interesse (som et punkt på ydersiden af ​​en lastcontainer). Bjælkerne hopper ud af firkantens vægge i fuldstændig forudsigelige vinkler, så systemet kan sætte dem i bevægelse i parallelle bølger. Den parallelle emission af strålerne tillader dem at ramme et meget mindre område på samme tid, giver en dybere røntgenindtrængning.

I stedet for at detektere røntgenstråler, der passerer gennem et objekt, LEXID registrerer stråler, der er spredt tilbage til enheden. Optiksystemet erhverver og fokuserer disse bagspredte stråler ved at samle alle de reflekterede stråler i ét fokuspunkt, i stedet for at analysere divergerende stråler på forskellige punkter i systemet. Evnen til at fokusere alt reflekteret lys i et mindre område giver en mere præcis sensorisk pick-up. Det er et meget effektivt scanningssystem.

LEXID kan se igennem beton, træ og op til 3 tommer (75 mm) stål let - hvis ikke med perfekt opløsning. Billedet er ikke high-def, men det er godt nok til at finde ud af, hvad der er inde i en lastcontainer. Og, fordi optikken kan fokusere røntgenstrålerne mere effektivt, de kan være lavdrevne uden at gå på kompromis med visuel kapacitet. Det betyder, at scanneren kan bruges på mennesker meget mere sikkert end nuværende systemer. Strålingseksponeringen er meget lavere.

Men hvordan påvirker dette verdens termitbestand? Læs videre for at tjekke den modige nye verden af ​​applikationer til lavere strøm, højere effektivitet røntgenteknologi.

Bomber og termitter

Som med de fleste spionudstyr - især dem, der ikke udgør en større strålingsrisiko for menneskelige kroppe - har LEXID og den tilhørende teknologi en temmelig bred vifte af applikationer. Alle vil have en. Department of Homeland Security har af åbenlyse årsager lagt omkring 1 million dollar i projektet:At se igennem mure er et stort løft i antiterrorindsatsen.

Nuværende røntgensystemer, der bruges til at scanne bagage og internationale lastcontainere, er helt enorme. Bærbarhed er ikke en mulighed. Men med en håndholdt scanner som LEXID, det er let at se, hvad der er inde i lastcontainere, lastbiler ved grænseovergange eller biler, der sidder ved siden af ​​vejen i en krigszone.

Physical Optics planlægger at have LEXID på markedet allerede i 2008, og det vil ikke kun være tilgængeligt for Homeland Security. Til en forventet pris på langt under $ 10, 000 pr. Scanner, feltet er åbent til alle slags anvendelser. Husinspektører, udryddere og bygningsarbejdere kunne se præcis, hvad der er inde i murene og fundamentet i et hus. Arkæologer kunne spare sig selv for uger med at forsøge at komme ind i en delikat struktur kun for at opdage, at det ikke gør, faktisk, holde hemmeligheden bag Roms fald. SWAT -teams kunne se præcis, hvad de har med at gøre, før de løber ind i en bygning. Lavere effekt, højere effektivitet røntgenteknologi kan betyde, at radiologiske afdelinger kan slippe af med blytæpperne.

Hummer vision er lige ved at komme til sin ret, men det er ikke en ny jagt:Astronomer har brugt de sidste 30 år på at udvikle et hummer-øje-baseret optisk system. En af de seneste inkarnationer kaldes Hummer-ISS teleskop , som kan ende med at kaste lys over mørkt stof og dramatisk udvide ekstragalaktisk efterforskning. Ved hjælp af vores lækre crustaceous-venner og noget godt gammelt snilde, vi ser supernovaer, sorte huller og onde i denne galakse og langt væk, langt ud på ingen tid.

For mere information om fremtiden for lufthavnssikkerhed og hvordan hummersyn kan belyse mørkt stof, tjek linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Er der en 400 pund hummer derude?
• Sådan fungerer Dark Matter
• Sådan fungerer lufthavnssikkerhed
• Sådan fungerer Vision
• Sådan fungerer røntgenstråler
• Sådan fungerer lys
• Sådan fungerer spioner
• Udgør "backscatter" røntgensystemer en risiko for hyppige flyers?
• Hvor ender din uafhængige bagage?

Flere store links

• Physical Optics Corporation:LEXID
• ScienceDaily:Hummerteleskop har øje for røntgenstråler (5. april, 2006)
• University of Leicester Space Research Center:Hummer-ISS

Kilder:

• BBC News:Teleskop for at få hummersyn (5. april, 2006). http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/4880032.stm
• Physical Optics Corporation:LEXIDhttp://www.poc.com/emerging_products/lexid/default.asp
• Science Buzz:Hold et hummer øje med terrorisme og andre trusler (20. dec. 2007). Http://dev.smm.org/buzz/buzz_tags/lobster
• ScienceDaily:Hummerteleskop har øje for røntgenstråler (5. april, 2006). http://www.sciencedaily.com/releases/2006/04/060404194138.htm
• Telegraph UK:Kommer snart, en røntgenvisionspistol (19. januar, 2008). http://www.telegraph.co.uk/news/main.jhtml?xml=/news/2008/01/17/nxray117.xml
• University of Leicester Space Research Center:Hummer-ISS. http://www.src.le.ac.uk/projects/lobster/home.htm
• USA Today:Hummer fungerer som model for ny røntgenenhed (19. december, kl. 2007). http://www.usatoday.com/tech/news/techinnovations/2007-12-19-lobsterray_N.htm