Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Маска с кодированной апертурой для гамма-камеры (для ОФЭКТ )

Кодированные апертуры или маски с кодированными апертурами представляют собой решетки, решетки или другие образцы материалов, непрозрачные для различных длин волн электромагнитного излучения. Длины волн обычно представляют собой высокоэнергетическое излучение, такое как рентгеновские лучи и гамма-лучи . Блокируя излучение по известной схеме, на плоскость отбрасывается закодированная «тень». Затем по этой тени можно математически восстановить свойства исходных источников излучения. Кодированные апертуры используются в системах формирования изображения рентгеновских и гамма-лучей, поскольку эти высокоэнергетические лучи нельзя сфокусировать с помощью линз или зеркал, которые работают для видимого света.

Обоснование [ править ]

Упрощенный принцип действия маски с гексагональной кодированной апертурой HURA, используемой в приборе SPI космического телескопа INTEGRAL

Изображение обычно делается в оптическом диапазоне длин волн с помощью линз и зеркал. Однако энергия жесткого рентгеновского излучения и γ-лучей слишком высока, чтобы их можно было отразить или преломить, и они просто проходят через линзы и зеркала оптических телескопов. Поэтому вместо этого часто используется модуляция изображения с помощью апертур. Камера- обскура является самой простой формой такого модуляционного формирователя изображения, но ее недостатком является низкая пропускная способность, поскольку ее маленькая апертура пропускает небольшое количество излучения. Только крошечная часть света проходит через точечное отверстие, что приводит к низкому соотношению сигнал / шум.. Чтобы решить эту проблему, маска может содержать множество отверстий, например, в одном из нескольких конкретных рисунков. Несколько масок на разном расстоянии от детектора делают этот инструмент более гибким. В частности, коллиматор модуляции , изобретенный Минору Одой , был использован для идентификации первого космического источника рентгеновского излучения и, таким образом, для запуска новой области рентгеновской астрономии в 1965 году. С тех пор появилось много других приложений в других областях, таких как томография. .

В кодированной апертуре, более сложной, чем камера-обскура , изображения из нескольких апертур будут перекрываться в матрице детекторов. Таким образом, необходимо использовать вычислительный алгоритм (который зависит от точной конфигурации решеток апертур) для восстановления исходного изображения. Таким образом можно получить резкое изображение без объектива. Изображение формируется со всего массива датчиков и поэтому устойчиво к неисправностям отдельных датчиков; с другой стороны, он принимает больше фонового излучения, чем формирователь изображения с фокусирующей оптикой (например, преломляющий или отражающий телескоп ), и поэтому обычно не подходит для длин волн, где могут применяться эти методы.

Метод построения изображений с кодированной апертурой - одна из самых ранних форм компьютерной фотографии, имеющая большое сходство с астрономической интерферометрией . Апертурное кодирование было впервые предложено Эйблсом [1] и Дике [2], а затем популяризировано другими публикациями. [3]

Хорошо известные типы масок [ править ]

Прямоугольная маска MURA размера 101

Различные шаблоны масок демонстрируют разное разрешение изображения, чувствительность и подавление фонового шума, а также вычислительную простоту и неоднозначность, помимо относительной простоты построения.

Космические телескопы с кодовой апертурой [ править ]

  • Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) - ASM (1995–2012)
  • BeppoSAX - широкоугольная камера (1996–2002 гг.)
  • ИНТЕГРАЛ - IBIS и SPI (2002 – настоящее время)
  • Swift - BAT (2004 – настоящее время)
  • Миссия Pathfinder с сверхбыстрой вспышкой обсерватории (запущена в 2016 г.) и UFFO-100 (следующее поколение) [6]
  • Astrosat - CZTI (запущен в 2015 г.)
  • SVOM - ECLAIR (запуск запланирован на 2022 год)
  • Кроме того, миссии SAS-3 и RHESSI обнаруживают излучение на основе комбинации масок и вращательной модуляции.

См. Также [ править ]

  • Вычислительная визуализация § Визуализация с кодированной апертурой
  • Компьютерная фотография
  • Деконволюция
  • Камеры-обскуры
  • Дальность изображения § Кодированная апертура
  • Коллиматор вращательной модуляции
  • Томографическая реконструкция
  • Рентгеновская компьютерная томография

Ссылки [ править ]

  1. ^ JG Ables (1968). «Фотография с преобразованием Фурье: новый метод рентгеновской астрономии». Публикации Астрономического общества Австралии . Издательство Кембриджского университета. 1 (4): 172–173. Bibcode : 1968PASAu ... 1..172A . DOI : 10.1017 / S1323358000011292 .
  2. ^ RH Дике (1968). «Камеры рассеяния для рентгеновских и гамма-лучей». Астрофизический журнал . 153 : L101. Bibcode : 1968ApJ ... 153L.101D . DOI : 10.1086 / 180230 .
  3. ^ Эдвард Э. Фенимор и Томас М. Кэннон (1978). «Закодированная апертурная визуализация с равномерно избыточными массивами» . Прикладная оптика . Оптическое общество Америки. 17 (3): 337–347. Bibcode : 1978ApOpt..17..337F . DOI : 10,1364 / AO.17.000337 . PMID 20174412 . 
  4. ↑ Жан ин 'т Занд и Хайко Греневельд. «приборы с кодовой апертурой, предназначенные для астрономических наблюдений» .
  5. ↑ Анат Левин, Роб Фергус, Фредо Дюран и Уильям Фриман (2007). «Изображение и глубина от обычной камеры с кодированной диафрагмой». Транзакции ACM на графике . ACM. 26 (3): 70. DOI : 10,1145 / 1276377,1276464 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Обсерватория сверхбыстрой вспышки следующего поколения (UFFO-100) для ИК / оптических наблюдений фазы нарастания гамма-всплесков

Внешние ссылки [ править ]

  • Кодированная апертурная визуализация в астрономии высоких энергий [1]
    • Список приборов СА - 6 летных. Март 2006 г.
  • В новостях: Заоблачная система помощи солдатам. Август 2008 г.