一种新材料可提高超声成像质量

2010-11-11 11:31 来源: 中国科学院
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  在本周的《自然·物理学》杂志网络版上,美国加州大学伯克利分校和西班牙马德里自治大学的科学家声称,他们已找到了一种新方法,能够克服超声成像图案解析度不高的局限,将超声成像的解析度提高50倍。

  研究人员在论文中描述了如何捕获从一个目标反射回的倏逝波,并重建出仅为声波波长1/50的微小细节。与能传输很长距离的传播波相比,倏逝波是一种在物体附近很短距离内渐次减弱的振动。

  论文第一作者、加州大学伯克利分校大规模集成纳米制造中心的博士后研究员朱捷(音译)表示,利用他们的设备,他们检获并传输了倏逝波,该波中包含有来自目标的超亚波长信息的重要部分,从而使他们得以实现超清晰的声学成像。

  研究人员指出,可捕捉倏逝波的设备是一种三维多孔结构的超材料。它包含1600个空心铜管,并集束在一个横截面为6.3厘米见方、长为16厘米的棒条中。将其靠近目标物,就能捕获到倏逝波,并把倏逝波传送到另一端。在实际应用中,这个超材料设备可装在超声探头的一端以大幅改善成像质量。该设备还能改善水下超声探测(声纳)的效果,或提高工业应用领域的无损检测水平。对于超声检测来说,成像解析度通常都在毫米级别,有了该设备,解析度就只受限于这些孔的大小。

  实验中,铜管中的小孔直径约为1毫米。使用2KHz(千赫)的超声波,图像的解析度通常会受限于波长,即200毫米。利用这种多孔超材料,解析的特征尺寸可小至4毫米,也就是波长的1/50。研究人员表示,如果没有这种超材料,要检测如此深的亚波长目标几乎是不可能的。