Исследователи из Университета Коннектикута (UConn) представили «виртуальный» микроскоп без линз — датчик изображения Multiscale Aperture Synthesis Imager (MASI). По данным университета, эта разработка позволяет преодолевать дифракционный предел, который ограничивает разрешение обычных оптических микроскопов.
Создатели MASI отмечают, что при работе опирались на идеи, применённые в массиве телескопов «Горизонт событий», сделавшем первое изображение чёрной дыры. Новый подход в микроскопии не использует классические линзы и не требует сложной синхронизации большого числа отдельных приёмников. Вместо этого применяется набор программируемых сенсоров, размещённых на разных слоях дифракционной плоскости.
Каждый из этих сенсоров регистрирует дифракционные рисунки света. В них содержатся данные не только о яркости, но и о фазе отражённой волны. Специально разработанные алгоритмы объединяют всю полученную информацию и воссоздают точное изображение исследуемого объекта. В результате формируется высокодетализированная картинка без применения традиционной оптики.
В ходе испытаний система MASI смогла обеспечить субмикронное разрешение на дистанции нескольких сантиметров. Авторы разработки объясняют это примером: такое качество сопоставимо с попыткой рассмотреть структуру человеческого волоса с расстояния в несколько метров. Раньше для подобных задач требовались подготовленные срезы тканей и сложные микроскопические комплексы.
Одно из ключевых преимуществ MASI связано с конструкцией. Система не нуждается в ювелирном выравнивании всех сенсоров, а повышение разрешения достигается за счёт простого наращивания массива датчиков. Объединение сигналов, синхронизацию и обработку берут на себя алгоритмы.
Разработчики указывают, что такая технология может найти применение в медицине, где важно наблюдать ткани и органы с высоким разрешением без громоздкого оборудования. Также её рассматривают для использования в биологии, системе контроля качества продукции, криминалистике и других областях, где требуется детальная визуализация объектов на расстоянии. По их оценке, MASI делает возможным изучение микроскопического мира в условиях, недоступных для привычных оптических микроскопов.
Читайте также: