Физики впервые получили изображение с помощью «призрачных» электронов.

Американские физики впервые реализовали метод призрачной визуализации предмета с помощью пучка электронов. В этом методе электроны, проходящие через образец, фиксируются детектором со одним-единственным пикселем, а изображение с более высоким разрешением восстанавливается с помощью программы, которая ищет корреляции между сигналом детектора и исходным известным профилем пучка электронов.
«Классическая» призрачная визуализация использует пучки квантово запутанных фотонов, чтобы получать изображения предметов. Один из пучков («сигнальный») направляется непосредственно на исследуемый объект, а затем фиксируется детектором, который состоит из одного-единственного пикселя. Второй пучок («эталонный») проходит в стороне от объекта и фиксируется вторым детектором, который имеет гораздо более высокое разрешение, то есть состоит из большого числа пикселей. Затем ученые сопоставляют картины, полученные обоими детекторами, и восстанавливают изображение объекта, учитывая корреляции между электронами (пучки электронов запутаны между собой).
Другими словами, получается, будто второй детектор в хорошем разрешении снимает изображение «призрака» — предмета, который он даже не видит. При этом интенсивность «сигнального» пучка может быть во много раз меньше, чем интенсивность «эталонного» пучка, поскольку размеры единственного пикселя первого детектора ничем не ограничены, а потому его можно сделать очень чувствительным. Таким образом, призрачная визуализация позволяет избежать разрушения хрупких объектов, например, сложных биологических молекул, сохраняя при этом разрешение изображения и время выдержки на удобном для наблюдений уровне.
Группа учёных под руководством Сыци Ли впервые получила «призрачное» изображение предмета с помощью запутанных релятивистских электронов с энергией порядка 3,2 мегаэлектронвольт. Чтобы получить такие электроны, исследователи светили ультрафиолетовым лазером (длина волны λ = 266 нанометров, продолжительность вспышки τ = 0,8 пикосекунды) на медный катод. Чтобы контролировать итоговое распределение электронов, учёные накладывали на лазер поперечную маску с помощью цифрового микрозеркального устройства, которое изменяло форму ультрафиолетового пучка. Чтобы упростить себе работу, учёные объединяли пиксели DMD в «макропиксели» 8×8 или 16×16. После каждой новой вспышки лазера маска, создаваемая DMD, изменялась. Из-за существенных потерь в DMD линии передачи света только 5 процентов изначальной энергии импульса достигали катода.
В результате учёным удалось восстановить изображение предмета по сигналу одного-единственного пикселя с пространственным разрешением около ста микрометров. Также физики численно смоделировали работу построенного устройства на примере кольца диаметром 5a и толщиной a, изображение которой получается с помощью «эталонного» экрана размером 100×100 пикселей каждый размером a×a (a — это некоторая единица длины). Это моделирование показало, что выбранная учёными схема изменения маски DMD позволяет получить отчетливое изображение кольца всего за 200 вспышек лазера, тогда как «случайная» схема, при которой маска каждый раз случайно генерируется, требует более 5000 вспышек.
Источник: nplus1.ru Больше познавательной информации можно узнать на нашем сайте: technosphera.ru