Marine Life Image Gallery Forskning tillämpar hummersyn på ny röntgenteknik. Se fler bilder på marint liv. Peter Dazeley/Riser/Getty Images Det senaste framsteget i kriget mot dolda bomber, lurande kackerlackor och illegala invandrare kommer direkt från havsbotten. Hummer har ett av de mest unika synsystemen i djurvärlden, och forskare arbetar med att anpassa systemet till röntgenskannrar som gör stålväggar ungefär lika ogenomskinliga som mjukpapper.
Röntgenstrålar är en form av elektromagnetisk energi. Spektrumet av elektromagnetisk energi inkluderar också radiovågor och synligt ljus. Vissa material absorberar röntgenstrålar, andra reflektera dem och andra låter dem passera, brytning balkarna så att de böjer sig. Brytade röntgenstrålar lämnar materialet i en annan vinkel än den vid vilken de träffar.
Ett typiskt röntgensystem använder en röntgengenerator, som producerar en stråle av röntgenstrålar, och ett detektionsmedium (ett optiskt system). För att göra en bild, Röntgenstrålar avfyras mot ett föremål. Några av röntgenstrålarna passerar genom objektet och bryts. Andra röntgenstrålar absorberas helt, och vissa reflekteras. Detektionsmediet "ser" röntgenstrålarna som passerar genom objektet.
Detta system fungerar bra, men det är inte idealiskt. Först, de brytade röntgenstrålarna böjer sig i olika vinklar, så det är svårt för optiken att effektivt samla in och fokusera dem. Andra, eftersom brytningen gör systemet mindre effektivt, röntgenstrålarna måste vara ganska kraftfulla för att optiken ska samla tillräckligt med energi för att bilda en bild. Och högeffektröntgen är inte det säkraste i världen.
Människors och andra djurs ögon är också beroende av brytning. Men inte hummer. Hur en hummer uppfattar ljus är annorlunda, och det är ett visuellt system som är nästan helt unikt för kräftdjur. Så vad är det som gör hummersyn så speciellt? Nästa, ta reda på varför en hummers öga är en lektion i visuell effektivitet.
Hummerns fantastiska vision hjälper dem att se i grumliga vatten som Bay of Fundy i Nova Scotia. Heather Perry/National Geographic/Getty Images Hummer ser genom reflektion, inte brytning. Reflektionen möjliggörs av tusentals rutor i hummerens ögon, som ligger nära antennens bas. Dessa torg är hummerns optik. Består helt av raka väggar och rätvinklar, i motsats till det mänskliga ögats böjda stavar och kottar, ett hummers öga reflekterar ljusstrålarna som kommer in som standard, mycket grunda vinklar, eller "betesvinklar". Konsekvensen i dessa reflektionsvinklar gör att bildsystemet kan skicka alla strålar som reflekteras av ett visst objekt (som potentiellt byte på havsbotten) till samma fokuspunkt.
En ny skanner under utveckling på Physical Optics Corporation och finansierad av U.S. Department of Homeland Security innehåller en hummers reflektionsbaserade syn. Det kallas för Lobster Eye X-ray Imaging Device (LEXID) , och det replikerar kräftdjurets optiska system till en relativ tee. Enheten består av en lågdriven röntgengenerator och ett optiksystem. Optiksystemet består av tusentals metalliska, högpolerade rutor som reflekterar och justerar röntgenstrålarna när de passerar igenom, på väg mot ett föremål av intresse (som en punkt på utsidan av en lastcontainer). Bjälkarna studsar av torgens väggar i helt förutsägbara vinklar, så att systemet kan ställa in dem i parallella vågor. Parallellstrålningen av strålarna gör att de kan träffa ett mycket mindre område samtidigt, vilket ger djupare röntgenpenetration.
Istället för att upptäcka röntgenstrålar som passerar genom ett objekt, LEXID detekterar strålar som sprids tillbaka till enheten. Optiksystemet förvärvar och fokuserar dessa ryggspridna strålar genom att samla alla reflekterade strålar till en samlingspunkt, istället för att analysera divergerande strålar vid olika punkter i systemet. Möjligheten att fokusera allt reflekterat ljus i ett mindre område ger en mer exakt sensorisk upptagning. Det är ett mycket effektivt skanningssystem.
LEXID kan se igenom betong, trä och upp till 3 tum (75 mm) stål med lätthet - om inte med perfekt upplösning. Bilden är inte high-def, men det är tillräckligt bra för att ta reda på vad som finns i en lastbehållare. Och, eftersom optiken kan fokusera röntgenstrålarna mer effektivt, de kan vara lägre drivna utan att offra visuell kapacitet. Det betyder att skannern kan användas på människor mycket säkrare än nuvarande system. Strålningsexponeringen är mycket lägre.
Men hur påverkar detta världens termitpopulation? Läs vidare för att kolla in den modiga nya världen av applikationer för lägre effekt, högre röntgenteknik.
Department of Homeland Security hoppas att LEXID och relaterad teknik kommer att förbättra nuvarande flygplatsskannrar. Justin Sullivan/Getty Images Som med de flesta spionapparater - särskilt de som inte utgör någon större strålningsrisk för människokroppar - har LEXID och dess tillhörande teknik ett ganska brett användningsområde. Alla vill ha en. Avdelningen för inrikes säkerhet har lagt av cirka 1 miljon dollar i projektet av uppenbara skäl:Att se genom väggar är ett stort lyft i antiterrorinsatsen.
Nuvarande röntgensystem som används för att skanna bagage och internationella lastcontainrar är helt enorma. Bärbarhet är inte ett alternativ. Men med en handhållen skanner som LEXID, det är lätt att se vad som finns i lastbehållare, lastbilar vid gränsövergångar eller bilar som sitter vid sidan av vägen i en krigszon.
Physical Optics planerar att ha LEXID på marknaden redan 2008, och det kommer inte att vara tillgängligt för bara Homeland Security. Till ett beräknat pris på väl mindre än $ 10, 000 per skanner, fältet är öppet för alla möjliga användningsområden. Husinspektörer, exterminatorer och byggnadsarbetare kunde se exakt vad som finns innanför husets väggar och grund. Arkeologer kan spara sig veckor med att försöka komma in i en känslig struktur bara för att upptäcka att det inte gör det, faktiskt, håll hemligheten till Roms fall. SWAT -team kunde se exakt vad de har att göra med innan de stöter på en byggnad. Lägre effekt, högre effektiv röntgenteknik kan innebära att radiologiska avdelningar kan bli av med blyfiltarna.
Hummernsyn kommer bara till sin rätt, men det är ingen ny strävan:Astronomer har spenderat de senaste 30 åren på att utveckla ett hummerögonbaserat optiskt system. En av de senaste inkarnationerna kallas Hummer-ISS teleskop , som kan sluta kasta ljus över mörk materia och dramatiskt utvidga extragalaktisk utforskning. Med hjälp av våra läckra skaldjursvänner och lite gammal uppfinningsrikedom, vi ska titta på supernovor, svarta hål och skurkar i denna galax och långt borta, långt bortom på nolltid.
För mer information om framtiden för flygplatsens säkerhet och hur hummersyn kan belysa mörk materia, kolla in länkarna på nästa sida.
