研究人员将先进的光谱技术与医疗成像相结合

（文章来源：携手健康网）

研究人员第一次使用了一种称为双梳光谱的先进分析技术来快速获取极其详细的高光谱图像。通过以高灵敏度和高速度获取场景中每个像素的全范围信息，该新方法可以极大地推动广泛的科学和工业应用，例如化学分析和生物医学传感。

西班牙马德里卡洛斯三世大学的研究小组负责人佩德罗·马丁·马特奥斯说：“双梳光谱技术通过提供无与伦比的光谱分辨率和准确性以及较短的采集时间而无需移动部件，彻底改变了光谱学。” “我们新的直接高光谱双梳成像方法将有可能扩展当前双梳系统的大多数点检测功能，以创建整个场景的光谱图像。”

双梳光谱仪使用两个称为光频率梳的光源，它们发出的光谱(或频率)的光谱像梳子上的牙齿一样完全隔开。如《光学学会》高影响力研究期刊Optica所报道的，这是第一次使用摄像机直接检测到双梳状光谱。马丁·马特奥斯说：“我们在短短一秒钟内就演示了二维物体的光谱询问，比以前的演示快了三个数量级。” “这种快速的采集时间可以实现快速或动态过程的双梳子高光谱成像，这是以前不可能做到的。”

尽管这项工作是使用近红外波长进行的，但研究人员表示，这一概念可以轻松地转移到各种光谱区域，从而扩大了可能的应用范围。尤其是，将方法扩展到太赫兹和毫米波光谱区域将为食品，农业和制药行业的无损检测和产品检验提供许多新的机会。在中红外和近红外区域，它还可以增强化学成像，3-D映射和表面形貌技术的性能。

展示了其新的直接高光谱双梳成像方法的光学设置。该方法扩展了当前双梳系统的点检测能力，以创建整个场景的光谱图像。图片提供：马德里卡洛斯三世大学的Pedro MarTIn-Mateos双梳状光谱仪通过干扰来自两个紧密匹配的光学频率梳的光来工作。这种混合过程产生的信号称为干涉图，其速率通常为数十兆赫兹(每秒百万次)，即使是最快的高速摄像机也无法捕捉到。

Martín-Mateos解释说：“我们将系统生成的干涉图延长到一秒，从而可以使用摄像机检测双梳状干涉信号。” “这允许对整个场景进行光谱分析，而不仅仅是一个点。”为此，研究人员建立了一个基于非常简单的电光双梳光源的系统，该电光源主要由光纤组件组成。两个声光调制器的使用使它们可以使光学梳偏移任意低频，从而产生超慢的干涉图。

研究人员使用这种新方法来获取从瓶中逸出的氨气的高光谱图像。他们以每秒25帧的视频速率实现1 GHz(0.0033 cm-1)的光学分辨率，每帧包含327,680个单独的光谱测量值。据研究人员称，他们获得的分辨率可以轻松区分不同的气体，并且比目前的商用设备好100倍。

“例如，这使我们能够轻松地识别和区分不同的气体。在第一个实验演示中展示的分辨率比当前的商用设备高出两个数量级。Martín-Mateos说：“简单性是该系统的主要优势之一。” “它可以完美地工作，并且可以在任何光学实验室中实施。”

这项工作是ATTRACT计划(Horizon 2020)资助的一个较大项目的一部分，该项目旨在开发一种快速高光谱成像系统，该系统使用电磁频谱的太赫兹区域进行检查，质量控制以及农产品和食品的分类。研究人员现在正在努力开发太赫兹双梳光源，以在该光谱区域内演示该方法。