Medicinska tillämpningar av ljus, tittar in i mänsklig vävnad, begränsas ofta av vävnadens mycket spridande natur. Inuitivt, en nedre gräns för en foton per kamerapixel antas. Forskare vid University of Twente i Nederländerna och Caltech i Pasadena, USA, bevisa att den nedre gränsen faktiskt är mycket lägre, därmed öppnas möjligheterna att gå djupare in i vävnad med mindre ljus.

Hur skickar du ljus genom spridande vävnad och hur mycket ljus behöver du egentligen för det? En foton per pixel av kameran skulle vara den nedre gränsen, Du kanske säger. Anmärkningsvärt, du kan gå mycket lägre, forskare från UT och Caltech visar in Fysiska granskningsbrev .

Även om ljuset har lovande biomedicinska tillämpningar, till exempel för att mäta blodcirkulationen eller spåra tumörer, djupet begränsas av vävnadens stora spridning. Hur mycket ljus behöver du egentligen? De nya resultaten från forskare vid University of Twente i Nederländerna och Caltech i Pasadena, visar att den intuitiva nedre gränsen för en foton per pixel faktiskt inte är den nedre gränsen. Tack vare ljusets vågkaraktär, till och med några tusendel av en foton per pixel är tillräcklig. Av olika anledningar, det här är goda nyheter, eftersom du inte helt enkelt kan använda mer ljus:för mycket av det kan skada vävnaden.

Spårning tillbaka

Den lilla mängden ljus som letar sig igenom vävnaden, har gått en komplex väg. Det är spritt många gånger, men hittar så småningom en väg ut. Om du lyckas gå tillbaka längs denna väg, du vet vilken vågform som behövs för att skicka ljus genom vävnad med framgång. Även om du inte vet den exakta vägen i så fall, du vet att det finns en väg:du beräknar resultatet tillbaka till källan. På detta sätt är det också möjligt att fokusera ljus inuti vävnaden, gör det möjligt att titta genom vävnad eller djupare inuti hjärnan.

Kontraintuitivt

Tänk dig att inte mer än 1000 fotoner reser genom vävnad, medan kamerachipet har 200.000 pixlar. Den första tanken är att bara 1000 pixlar får ljus, visar en och annan "fläck" här och där. Detta är inte rätt antagande, dock. Olika pixlar kan, på samma gång, registrera informationen för en enda foton. Som ljus också är en våg, en foton kan färdas olika vägar. Fasen av ljuset som faller på kamerapixlarna, är alltid en kombination av den faktiska signalen och en referenskälla. Även med ett '' ojämnt förhållande '' av pixlar och fotoner, hela bilden är tillgänglig och kan beräknas tillbaka till källan. Även om bilden har mindre kontrast, det är fortfarande möjligt att rekonstruera det. Det är något du inte skulle förvänta dig att se fotoner som separata partiklar. Detta kontraintuitiva resultat visar att du behöver mycket mindre ljus för att gå djupt in i vävnaden. Detta är goda nyheter för applikationer inom nya bildtekniker, till exempel hybridtekniker som använder en kombination av ljus och ultraljud.