Superopløsning på alle skalaer med aktiv termisk detektion

Når du søger efter dine tabte nøgler med en flashlampe, når flagermus opdager forhindringer under deres natflyvning, eller når bilradarer lokaliserer andre biler på vejen, det samme fysiske princip virker. Vær det let, lyd, eller en elektromagnetisk bølge generelt en sondestråle sendes fremad, og en reflekteret bølge af samme slags fører den relevante information tilbage til detektoren.

Det forklarer også, hvorfor stealth -fly kan undslippe radarer:ved at absorbere radarenergi, intet signal reflekteres tilbage, og de bliver usynlige. Den absorberede energi omdannes derefter til varme, der hidtil menes at være "ubrugelig", kun for at øge måltemperaturen.

Forskere ved Center for bløde og levende ting, inden for Institute for Basic Science (IBS, Sydkorea) fandt ud af, at temperaturstigningen forårsaget af sondestrålen kunne bruges til at generere et signal i sig selv til detektering af objekter.

Især denne såkaldte "aktive termiske detektion" muliggør superopløsningsbilleddannelse i alle skalaer, sammenlignet med konventionelle teknikker, hvis anvendelse kun er begrænset til mikroskopi. Superopløsning afslører de små detaljer i et billede, gør det muligt at løse tidligere skjulte tal.

Francois Amblard, undersøgelsens anden forfatter ( Naturkommunikation , "Superopløsning leveret af den vilkårligt stærke superlinearitet af sortlegemestrålingen") siger, "Ingen forsøgte at bruge termisk stråling til superopløsning, selvom dette signal er så mærkbart, at det ikke kan gå glip af. Vores første og vildledende simple idé er at opdage objekter med deres tydelige signal, den termiske stråling. "

Når et objekt belyses af en sondestråle med nok energi til at få temperaturen til at springe, dens termiske stråling stiger. Faktisk, vi kan finde anvendelsen af ​​en sådan temperaturstigning i vores hverdag, f.eks. til screening af feberrige passagerer ved lufthavnskontroller. Når et objekt undergår en temperaturstigning, det udsender en intens termisk stråling.

Forskerne verificerede teoretisk set superlineariteten af ​​termisk stråling. De gav en nøjagtig kvantificering af antallet af fotoner, der udsendes af en opvarmet genstand, og viste, at selv en lille temperaturstigning resulterede i en enorm ændring i lysets emission. Denne proces, sammen med aktiv opvarmning og en detektionsordning, kunne hjælpe med at registrere objekter i en meget høj opløsning.

I øvrigt, superopløsningsfaktoren kan vilkårligt skrues op, hvis en tilstrækkelig høj temperatur nås. "Vores teori forudsiger, at den rumlige emissionsprofil kan gøres vilkårligt snæver, fører til en forbedret lokalisering af objekter, og endda i princippet til en vilkårlig stor superopløsning. Man forventer, at man så bedre kan løse to nærliggende mål, eller for bedre at opdage formen på et mål, "forklarer, Guillaume Graciani, undersøgelsens første forfatter.

Superopløsningsteknikker gav os mulighed for at se, hvad der tidligere var uset, men dens magi har kun fungeret i mikroskopi indtil videre. Især denne undersøgelse præsenterer den termiske stråling og dens iboende superlinearitet som en universel måde at superopløse objekter på alle skalaer fra mikroskopisk billeddannelse til flyvende objekter såsom fly.

Den aktive termiske detektion finder også anvendelser inden for termisk billeddannelse til ikke-destruktiv testning, Lidar og Radar teknologier til selvkørende biler, mellem- eller langdistancedetektion af stealth-objekter. Det åbner også et nyt anvendelsesområde for de seneste termiske fotodetektorer, såsom superledende nanotråd enkelt-foton detektorer eller HgCdTe lavine fotodioder.

Endelig, ny form for termiske sonder kan designes til superopløst termisk detektion eller billeddannelse i mikroskopiske skalaer.