简介

原理(龙虾视觉系统 X射线)

应用

简介

美国国土安全部通过资助光学物理公司正在研发的一种新扫描仪，研究人员努力将 “龙虾眼”原理应用于X射线扫描仪。一旦研究成功，在这套名为 “龙虾眼成像设备 （LEXID）”的新扫描仪探测下，即使是铜墙铁壁，也会通透如纸。 龙虾的感光系统在设备中得到了完美再现。该成像设备包括一台低能X射线发生器和一套感光系统，后者由千万枚抛光度极高的金属片组成。X射线通过时，金属片将其反射、校准，再投向受测物体。经过金属片校准的光线角度固定，系统可以将其调整为平行光波，同一时间集中覆盖较小范围。这样，X射线的穿透性得以大幅提高。

原理

龙虾视觉系统

龙虾靠反射视物，而非折射。这种动物的眼睛长在触角根部，里面有成千上万块方形晶体，可以将光线反射回去。这些晶体是龙虾的感光系统，全部由平面与直角构成，和人类弯曲的视网膜与圆锥细胞截然不同。这使得龙虾的眼睛可以将一定角度的小入射角光线（或称小掠角光线）加以反射。龙虾捕捉某一物体（如海床上的猎物）发出的反光时，所有入射光线的反射角度保持一致，便可以聚集在焦点上。

龙虾神奇的视觉系统可以帮助它们在混浊水体中看清东西

龙虾眼成像设备接收的，是物体反射回设备的X射线，而不是穿透物体的射线。感光系统收集这些反射射线，聚拢到焦点上，继而聚焦成像。这样的设备省去了收集各方位散射光线的麻烦。它能将所有反射光集中在一定区域内，因而提高了感应精确度，效率非凡。

龙虾眼成像设备可以轻松“看透”水泥，木材和7.5厘米厚的钢板——当然，解析度仍不算理想。图像分辨率不高，不过用来探测货箱中的物品还是足够了。另外，由于感光系统聚焦X射线时更加高效，达成同等成像水平能耗更小。这说明，比起现用系统，新设备用于探测人体时安全性更高，放射伤害更小。

X射线

同无线电波和可见光一样，X射线也是种电磁能。有些材料会吸收X射线，有些则将它反射回去，还有一些材料会使X射线透过时产生折射，也就是令X射线的射出角度与入射角不同。

典型的X射线系统包括一台X射线发生器和一套探测媒介（即一套感光系统）。发生器用于产生X射线。需要成像时，X射线打向受测物体，有些穿透过去产生折射，有些被物体吸收，有些则反射回来。其中，穿透物体的射线将被感光系统 “看见”。

这套系统本身没有问题，但不够理想。首先，穿透物体的X射线折射角度差异很大，感光系统进行聚焦时效率极低。第二，由于折射降低了系统工作效率，感光系统只能收集高能X射线用以成像，而高能X射线向来难与“安全”两字挂钩。

应用

目前用于安检和国际货物扫描的设备体积非常庞大，绝对无法随身携带。如果有台手提式“龙虾眼”，货物扫描难度将大大降低，人们也可以轻松检查过境卡车，或是探测战区路面车辆。

国土安全部希望借助龙虾眼成像设备及其相关技术 改善机场安检扫描。

光学物理公司计划于2008年将龙虾眼成像设备投放市场。换句话说，新设备不仅是国土安全部的专宠，还可以应用于各个领域。预计每台扫描设备价格不会超过一万美元。巡查员，专业除虫队都可配备，建筑工人也可以用它看清墙内结构，检查房屋地基。有时考古学家花上好几星期，终于挖进结构精巧的遗迹时，才发现里面根本没有他们孜孜以求的惊世之秘，现在这番周折完全可以省去。另外，特警队破门前，能够清楚看见建筑内的具体情况。低耗高效的X射线技术也意味着，医院放射科终于可以对防辐射铅层说再见了。

龙虾眼X射线技术虽说刚刚出现，不过仿制龙虾视觉系统倒也并非新事：过去三十年中，天文学家一直在研发以龙虾眼为原理的光学系统，最新研究产品是一台名为“龙虾ISS（Lobster-ISS）”的天文望远镜。这台望远镜可以将光投在暗物质上，同时极大地拓宽了银河系外探索范围。多谢美味的硬壳生物伸出援助之手，加上人类恰到好处的奇思妙想，不久的将来，我们就可以亲眼观察超新星和黑洞，探测银河系内外的外星人了。