x光照相机速度提高了一百倍

2020年7月14日，英国科文垂—由华威大学的艾玛·皮克威尔-麦克弗森教授领导的国际研究团队已迈出了开发用于生物医学和工业应用的单像素太赫兹成像技术的重要里程碑。

单像素THz相机的采集速度比之前的最先进的相机快100倍，而不会增加整个系统的成本，也不会牺牲最受追捧的应用所需的亚像素时间分辨率。

由于太赫兹辐射的非破坏性和穿透塑料、陶瓷和衣服等常见材料的能力，太赫兹辐射在许多潜在应用中具有优势，并且对水高度敏感，能够观察生物物质水合状态的微小变化。因此，在没有组织学标记的情况下，使用体内X射线可以检测出诸如皮肤癌之类的生物物质含水量的疾病。然而，X射线技术的实际应用仍存在许多障碍。设备速度慢，成本高，而且不方便使用。

皮克韦尔·麦克弗森的研究小组使用单像素相机，通过空间调制太赫兹光束并将其光线照射到物体上，来获得图像。然后，用一个单元素探测器，研究人员记录通过物体透射（或反射）的光，并继续对许多不同的空间模式进行记录，直到图像可以用数学方法重建。

由于研究人员必须不断地改变太赫兹光束的形状，因此与多像素探测器阵列相比，这种方法通常较慢。然而，用于太赫兹区的多像素阵列通常缺乏亚秒级的时间分辨率，而且它们需要低温才能运行，否则会产生很大的设备成本，通常约为35万美元。Warwick团队开发的装置便宜得多，花费约20000美元；具有亚秒级的时间分辨率，并且在室温下运行。

皮克韦尔·麦克弗森说：“我们的最新研究将单像素太赫兹相机的采集率提高了100倍，以每秒6帧的速度获得了32×32的视频。”。“我们首先确定最佳调制几何结构，其次通过模拟成像系统的时间响应以改善信噪比，然后通过压缩传感技术减少测量总数。事实上，我们的一部分工作表明，如果我们有足够的信噪比，我们可以达到5倍的捕获速度。”

研究人员先前已经开发了几种太赫兹器件，包括利用全内反射几何结构在宽带频率范围内实现高MDs的太赫兹调制器，以及利用布鲁斯特角进行振幅和相位调制的新方法。他们还致力于通过信号处理方法提高单像素太赫兹成像的分辨率。未来的工作将集中在提高信噪比和优化精确医疗诊断所需的软件，最终目标是将单像素太赫兹成像用于体内癌症诊断。

这项研究发表于自然传播（www.doi.org/10.1038/s41467-020-16370-x)