Foton balistyczny
Światło balistyczne , znane również jako fotony balistyczne , to fotony światła , które przebyły linię prostą przez ośrodek rozpraszający ( mętny ) .
Kiedy impulsy światła laserowego przechodzą przez mętne środowisko, takie jak mgła lub tkanka ciała , większość fotonów jest rozpraszana lub absorbowana . Jednak na krótkich dystansach kilka fotonów przechodzi przez ośrodek rozpraszający po liniach prostych. Te spójne fotony nazywane są fotonami balistycznymi . Fotony, które są lekko rozproszone, zachowując pewien stopień spójności , nazywane są fotonami wężowymi .
Celem metod obrazowania balistycznego jest skuteczne wykrywanie fotonów balistycznych, które niosą użyteczne informacje, przy jednoczesnym odrzucaniu fotonów niebalistycznych. Do wykonania tego zadania wykorzystywane są specyficzne charakterystyki fotonów balistycznych w porównaniu z fotonami niebalistycznymi, takie jak czas przelotu przez obrazowanie bramkowane koherencyjnie, kolimacja , propagacja czoła fali i polaryzacja . Często mierzy się również lekko rozproszone „quasi-balistyczne” fotony, aby zwiększyć „siłę” sygnału (tj. stosunek sygnału do szumu ).
Fotony balistyczne mają wiele zastosowań, zwłaszcza w systemach obrazowania medycznego o wysokiej rozdzielczości . Skanery balistyczne (wykorzystujące ultraszybkie bramki czasowe) i optyczna tomografia koherentna (OCT) (wykorzystująca zasadę interferometrii ) to tylko dwa popularne systemy obrazowania, które polegają na balistycznej detekcji fotonów w celu tworzenia obrazów o ograniczonej dyfrakcji . Przewagą nad innymi istniejącymi metodami obrazowania (np. obrazowaniem ultradźwiękowym i rezonansem magnetycznym ) jest to, że obrazowanie balistyczne może osiągnąć wyższą rozdzielczość rzędu 1 do 10 mikrometrów, jednak wadą jest ograniczona głębokość obrazowania.
Ze względu na wykładniczą redukcję fotonów balistycznych wraz ze wzrostem grubości ośrodka rozpraszającego, obrazy często mają małą liczbę fotonów na piksel, co skutkuje szumem śrutu . Cyfrowe przetwarzanie obrazu i redukcja szumów są często stosowane w celu zmniejszenia tego szumu.
Zobacz też
- K. Yoo i RR Alfano, „Rozwiązane w czasie spójne i niespójne komponenty rozpraszania światła do przodu w ośrodkach losowych”, Optics Letters 15, 320–322 (1990).
- S. Farsiu, J. Christofferson, B. Eriksson, P. Milanfar, B. Friedlander, A. Shakouri, R. Nowak, „ Statystyczne wykrywanie i obrazowanie obiektów ukrytych w mętnych ośrodkach za pomocą fotonów balistycznych ”, Applied Optics , tom. 46, nr. 23, s. 5805–5822, sierpień 2007.