Учёные из Университета Коннектикута (UConn) создали новый тип оптической системы — датчик изображения Multiscale Aperture Synthesis Imager (MASI), который позволяет обходить дифракционный предел. Это ограничение оптического разрешения, с которым сталкиваются традиционные микроскопы с линзами.
Как отмечают разработчики, технология MASI вдохновлена принципами работы массива телескопов «Горизонт событий», впервые получившего изображение чёрной дыры. В отличие от классических оптических систем, новый метод не использует линзы и не требует сложной синхронизации отдельных датчиков. Вместо этого применяется массив программируемых сенсоров, размещённых на разных уровнях дифракционной плоскости.
Каждый сенсор фиксирует дифракционные паттерны света, в которых содержится информация о яркости и фазе отражённой волны. Затем специальные алгоритмы обрабатывают эти данные и синтезируют детальное изображение объекта. Таким образом создаётся «виртуальный» микроскоп без громоздкой оптики.
В ходе практических испытаний система MASI показала возможность получать субмикронное разрешение на расстоянии нескольких сантиметров. Исследователи сравнивают это с задачей рассмотреть структуру человеческого волоса с расстояния в несколько метров. Ранее для такого уровня детализации требовались тонкие срезы тканей и сложные микроскопы.
Одним из важных преимуществ MASI названа гибкость. Система не нуждается в точном выравнивании всех сенсоров, а увеличение разрешения достигается линейно — за счёт добавления новых датчиков в массив. Координацию их работы и обработку информации берут на себя алгоритмы.
Разработчики считают, что потенциал технологии широк. Её можно применять в медицине для наблюдения за органами и тканями без громоздкой аппаратуры, в биологических исследованиях, при контроле качества продукции, в криминалистике и других сферах, где требуется высокое оптическое разрешение на расстоянии. По их оценке, MASI открывает новые возможности визуализации микромира там, где традиционные микроскопы неудобны или недоступны.
Читайте также: