成像就是生物樣本的造影技術(shù)，依照樣本尺度大小可以概分為組織造影與細(xì)胞分子的顯微技術(shù)。這些大致都需要光學(xué)技術(shù)配合生物樣本的特性發(fā)展，少數(shù)會(huì)使用光以外的波動(dòng)性質(zhì)，例如核磁共振、超音波等等。光在我們周圍無(wú)處不在，光學(xué)成像技術(shù)也和我們的生活密不可分，如各種相機(jī)、攝像機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、投影儀等。

近日，中科院高能所探索出一種用于真實(shí)物體的單像素中子成像的新方法。單像素成像技術(shù)，是通過(guò)使用沒(méi)有空間分辨能力的探測(cè)器進(jìn)行物理信號(hào)的采樣，需要將大量在空間上進(jìn)行調(diào)制的不同波場(chǎng)，按時(shí)間順序投射到目標(biāo)物體以獲取空間分辨，進(jìn)而重建出高空間分辨率的圖像。

目前該方法已在可見(jiàn)光和X射線波段實(shí)現(xiàn)。因工業(yè)應(yīng)用和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域希望使用較弱的中子源實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的中子成像，由此催生了單像素中子鬼成像技術(shù)的巨大需求。

中子成像利用中子的高穿透性和對(duì)輕元素靈敏等特性在無(wú)損檢測(cè)中具有獨(dú)特而重要的意義。隨著中國(guó)散裂中子源、中國(guó)先進(jìn)研究堆等大科學(xué)裝置的建成，中子成像有望在我國(guó)眾多領(lǐng)域的研究與應(yīng)用發(fā)揮重要的作用。

中子成像是一種簡(jiǎn)單的三維成像技術(shù)，這種技術(shù)只需利用品質(zhì)并不是很好的中子流就可以通過(guò)高密度的材料，進(jìn)而達(dá)到成像的目的。由于中子具有波粒二象性，所以可以用類似的標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)技術(shù)來(lái)操作。將中子通過(guò)一個(gè)小孔以產(chǎn)生高度準(zhǔn)直的束流，然后用合適的晶體來(lái)折射——就像光通過(guò)棱鏡時(shí)不同波長(zhǎng)的光波被分開——得到單一能量(或者說(shuō)單一的波長(zhǎng))的中子束。但在這兩個(gè)剔除不符合要求中子的過(guò)程會(huì)使得中子束流強(qiáng)度大大地降低，從而造成這種成像方法更耗時(shí)也更復(fù)雜。

鬼成像技術(shù)是指讓一臺(tái)高分辨率照相機(jī)為一個(gè)它本身并不能看到的物體成像，方法是使用兩個(gè)傳感器，一個(gè)對(duì)著一個(gè)光源，另一個(gè)對(duì)著這一物體，這兩個(gè)傳感器對(duì)著不同方向。

“鬼”成像又稱雙光子成像或關(guān)聯(lián)成像 ,是一種利用雙光子復(fù)合探測(cè)恢復(fù)待測(cè)物體空間信息的一種新型成像技術(shù).傳統(tǒng)的光學(xué)觀察是基于光場(chǎng)的強(qiáng)度的分布測(cè)量，關(guān)聯(lián)光學(xué)則基于光場(chǎng)的強(qiáng)度的關(guān)聯(lián)測(cè)量，并且現(xiàn)有的成像技術(shù)主要利用光場(chǎng)的一階關(guān)聯(lián)信息(強(qiáng)度與位相)，而經(jīng)典‘鬼’成像利用的光場(chǎng)的二階關(guān)聯(lián)被認(rèn)為是一種強(qiáng)度波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)相關(guān)。

作為愛(ài)因斯坦-波多爾斯基-羅森( EPR) 佯謬爭(zhēng)端的一個(gè)結(jié)論，糾纏光子對(duì)的空間非定域特性得到了廣泛的認(rèn)同。這種奇特的性質(zhì)引發(fā)了與量子信息相關(guān)的研究。1993 年巴西科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用糾纏熱光源，通過(guò)復(fù)合計(jì)數(shù)，能使原本由于退相干而消失的楊氏干涉條紋，重新呈現(xiàn)在包含楊氏雙縫的光路上。

而稍早，俄國(guó)科學(xué)家采用同樣的手段，使得物體的邊緣衍射條紋，呈現(xiàn)在并不包含物體的光路上 。此后，有關(guān)非局域量子成像的研究迅速開展起來(lái)?！胺蔷钟颉?，指通過(guò)一定的手段,使像在并不包含物體的光路上生成;因此這種成像的方式也叫“鬼成像”。

曾一度認(rèn)為，只有基于糾纏態(tài)雙光子的糾纏光源，才能實(shí)現(xiàn)鬼成像;但近年來(lái)的研究表明，經(jīng)典熱光場(chǎng)也能實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程。從經(jīng)典統(tǒng)計(jì)光學(xué)入手，建立了熱光場(chǎng)的數(shù)值模型，模擬符合熱光特性的光場(chǎng)變化、光場(chǎng)傳播、以及物體透射函數(shù)對(duì)熱光場(chǎng)的調(diào)制，進(jìn)而從光強(qiáng)度起伏的關(guān)聯(lián)函數(shù)中，分別重現(xiàn)振幅型物體和純相位型物體的傅里葉變換圖像;通過(guò)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，表明基于統(tǒng)計(jì)光學(xué)原理的該數(shù)值模型所預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致，這表明，基于統(tǒng)計(jì)光學(xué)的無(wú)透鏡鬼成像亦可以實(shí)現(xiàn)。

計(jì)算機(jī)程序會(huì)比較從物體和光源得到的不同圖像，并進(jìn)行合成。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“鬼像”，即這一物體的一張黑白或彩色照片。早期的“鬼像”是輪廓像，但目前的“鬼像”已較為逼真。 陸軍研究實(shí)驗(yàn)所的量子物理學(xué)家羅恩·邁耶斯和他的團(tuán)隊(duì)在陸軍研究實(shí)驗(yàn)所的量子實(shí)驗(yàn)室中得到的第一張“鬼像”，是一個(gè)不透明物體的圖像。 邁耶斯說(shuō)：“我認(rèn)為，或者說(shuō)我希望，若干年后，會(huì)出現(xiàn)這樣的情景：一名軍人使用一臺(tái)量子鬼成像機(jī)，透過(guò)戰(zhàn)場(chǎng)上的硝煙，辨清敵友?！绷孔庸沓上窦夹g(shù)可以使用幾乎任何光源———熒光燈泡、激光甚至太陽(yáng)，能避免云、霧和煙等使常規(guī)成像技術(shù)無(wú)能為力的氣象條件的干擾，從而獲得更為清晰的圖像。

鬼成像技術(shù)在軍事領(lǐng)域還有其他應(yīng)用。鬼成像傳感器也許可以使直升機(jī)或無(wú)人機(jī)獲得能評(píng)估投下的炸 彈所造成的破壞程度的圖像。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和搜救行動(dòng)中，也能利用這種成像技術(shù)。即可以采用非相干X射線源，來(lái)實(shí)現(xiàn)以往只能利用相干X射線才能完成的、具有納米分辨率的衍射成像。

像素探測(cè)器是以硅為探測(cè)材料的粒子徑跡探測(cè)器，是半導(dǎo)體探測(cè)器的一種。像素探測(cè)器的特色是其優(yōu)異的空間分辨率和迅速的時(shí)間響應(yīng)能力。在歐洲核子中LHC中的ATLAS探測(cè)器中，最靠近束流的子探測(cè)器就是像素探測(cè)器。

在一個(gè)2cm×6cm面積的模塊中，就有47,268個(gè)像素單元，粒子穿過(guò)任何一個(gè)像素都會(huì)被記錄下來(lái)。一個(gè)模塊上有16個(gè)芯片和其他相關(guān)電子元件，用以讀出數(shù)據(jù)。ATLAS實(shí)驗(yàn)中的像素探測(cè)器長(zhǎng)1.4米，直徑0.5米，總體成圓柱形，共裝有1,744個(gè)模塊，有超過(guò)8千萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)讀出通道。因?yàn)橄袼靥綔y(cè)器最靠近粒子對(duì)撞點(diǎn)，需要它有很強(qiáng)的抗輻射能力。

中國(guó)散裂中子源(CSNS)是國(guó)家“十一五”期間重點(diǎn)建設(shè)的大科學(xué)裝置，是位于國(guó)際前沿的高科技、多學(xué)科應(yīng)用的大型研究平臺(tái)。CSNS由中科院和廣東省共同建設(shè)，選址于廣東省東莞市，項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資為23億元人民幣。

散裂中子源是研究中子特性、探測(cè)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的科研裝置，可帶動(dòng)物理學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、納米科學(xué)、醫(yī)藥、國(guó)防科研和新型核能開發(fā)等學(xué)科發(fā)展。建成后，CSNS將成為發(fā)展中國(guó)家擁有的第一臺(tái)散裂中子源，和正在運(yùn)行的美國(guó)、日本與英國(guó)散裂中子源一起，構(gòu)成世界四大脈沖散裂中子源。2018年8月23日，中國(guó)散裂中子源通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，投入正式運(yùn)行，并將對(duì)國(guó)內(nèi)外各領(lǐng)域的用戶開放。2019年9月26日，中國(guó)散裂中子源開始新一輪開放運(yùn)行。

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