Входит в комплект Супермена Одной из сверхспособностей является рентгеновское зрение, позволяющее ему видеть сквозь твердые предметы. Используя Супермена в качестве вдохновения, исследователи из Техасского университета в Далласе (UTD) и Сеульского национального университета (SNU) приблизили возможность заглядывать внутрь упаковок и сквозь стены, используя чип имидж-сканера, достаточно маленький, чтобы вписаться в него. смартфон.
«Эта технология подобна рентгеновскому зрению Супермена», — сказал Кеннет О, профессор электротехники в UTD, директор Техасского аналогового центра передового опыта (TxACE) и один из соавторов исследования. «Конечно, мы используем сигналы частотой от 200 до 400 гигагерц вместо рентгеновских лучей, которые могут быть вредными».
Технология микрочипа имидж-сканера была впервые продемонстрирована в 2022 году, что стало кульминацией более чем 15-летней работы О и его команды студентов, исследователей и сотрудников. Чип излучает излучение в терагерцовом (ТГц) диапазоне, то есть электромагнитное излучение в диапазоне частот от 0,1 ТГц (100 ГГц) до 10 ТГц с соответствующими длинами волн от 3 мм до 0,03 мм. Эти волны, невидимые для человеческого глаза и считающиеся безопасными, имеют более высокую частоту, чем радиоволны и микроволны, но более низкую, чем частота инфракрасного света.
На модели 2022 года О продемонстрировал, что лучи 430 ГГц, создаваемые микрочипом, проходят сквозь туман, пыль и другие препятствия, через которые не может проникнуть оптический свет. Они отражались от объектов и отражались обратно на микрочип, где пиксели улавливали сигнал для создания изображения. В имидж-сканере не использовались внешние линзы, которые обычно используются для улучшения четкости и резкости изображения. Вместо этого он был создан с использованием дополнительной технологии металл-оксид-полупроводник (КМОП), которая используется в производстве современных потребительских компьютерных процессоров, микросхем памяти и других цифровых устройств.
КМОП стала доступным способом генерации и обнаружения ТГц сигналов, особенно на частотах около 200 ГГц и выше, что обеспечивает значительно лучшее разрешение. Итак, исследователи приступили к улучшению качества изображения своей модели 2022 года и сделали эту технологию достаточно маленькой, чтобы ее можно было разместить в портативном устройстве. В новом чипе имидж-сканера использовалась матрица КМОП-пикселей 1 x 3 с частотой 296 ГГц и, опять же, не было линз.
Студент-электротехник Уолтер Соса Портильо (слева) и доктор Кеннет О (справа) работают над имидж-сканером микрочипа для портативных мобильных устройствUTD
«Мы разработали чип без линз и оптики, чтобы он мог поместиться в мобильное устройство», — сказал он. Уёль Чхве, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники СНУ и автор-корреспондент статьи. «Пиксели, которые создают изображения путем обнаружения сигналов, отраженных от целевого объекта, имеют форму квадрата со стороной 0,5 мм, размером примерно с песчинку».
Технология была протестирована и позволила отображать объекты (USB-ключ, лезвие, интегральную схему и пластиковую шайбу), покрытые картоном, с расстояния примерно одного сантиметра (0,4 дюйма). Исследователи намеренно расположили сканер на таком расстоянии от объектов из соображений безопасности и конфиденциальности. По сути, это было сделано для того, чтобы развеять опасения, что вор может использовать устройство, например, для сканирования содержимого чьей-то сумки на расстоянии. Исследователи планируют сделать следующую итерацию способной захватывать изображения на расстоянии до пяти дюймов (12,7 см).
«Потребовалось 15 лет исследований, которые улучшили производительность пикселей в 100 миллионов раз в сочетании с цифровой обработкой сигналов. технологии, чтобы сделать эту демонстрацию изображений возможной», — сказал Брайан Гинзбург, директор по исследованиям радиочастот, миллиметровых волн и высокоскоростных технологий в лаборатории Kilby Labs компании Texas Instruments (TI). «Эта революционная технология демонстрирует потенциальные возможности получения истинных ТГц изображений».
Исследователи предполагают, что их микрочип-сканер, размещенный в смартфоне, будет использоваться для всего: от поиска шпилек и деревянных балок за стенами до выявления трещин в трубах и их содержимом. конвертов и пакетов. Они также считают, что у него есть медицинское применение.
Программа фундаментальных технологических исследований Texas Instruments (TI) в области миллиметровых волн и высокочастотных микросистем и Глобальная исследовательская программа Samsung поддержали исследование.
Исследование было опубликовано в журнале IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology.
