با وجود اینکه مواد غیر شفاف، تقريباً نور را به طور کامل پراکنده می‌کنند اما گروهی از محققان در هلند یک روش عکسبرداری جدید ارائه کرده‌اند که می‌توان به کمک آن درونِ مواد غیر شفاف را مشاهده کرد. اگرچه دانشمندان قبلاً روش‌های دیگری برای مشاهده ورایِ صفحات غیرشفاف ارائه کرده‌اند اما در روش جدید نیازی به انجام اندازه‌گیری‌های اولیه روی هر دو طرف صفحه نمی‌باشد. بدین جهت از این تکنیک می‌توان به عنوان یک تکنیک عکس برداری طبی بدون عارضه برای تشخیص بیماری‌های زیر پوست استفاده کرد.

این تکنیک توسط آلارد موسک و همکارانش از مؤسسه MESA در دانشگاه توئِنت ارئه شد. فرآیند عکس‌برداری جدید از مزیت «الگوی لکه‌ای» استفاده می‌کند. هرگاه نور لیزر به یک مادهٔ بی‌نظم^۱ تابانده شود چنین الگویی پدید می‌آید. در واقع، تداخل نورهای پراکنده شده از ملکول‌هایی با موقعیتی‌ رندوم در ماده، باعث تشکیل چنین الگویی می‌شود. ممکن است یک الگوی لکه‌ای، رندوم به‌ نظر برسد اما حاوی اطلاعات ارزشمندی در مورد نور فرودی است. به ویژه اگر زاویه‌ای که نور تحت آن بر ماده تابیده می‌شود کمی تغییر کند، این الگو ممکن است کم‌تر و یا بالعکس بیش‌تر همان الگو باقی بماند. گفتنی است جابه‌جایی الگوی لکه‌ای به وسیلهٔ یک زاویه کوچک در اصطلاح «اثر حافظه‌ای^۲» نامیده می‌شود.

لکه‌ها یکسان باقی می‌مانند

به جای مطالعه روی نور منعکس شده از یک شیء، گروه موسک نور گسیل شده از یک جسم فلورسنت  را بررسی کردند. با تاباندن نور یک لیزر دیودی سبز روی صفحه‌ای که جسم را پنهان می‌کند، خاصیت فلورسانسی جسم برانگیخته می‌شود. این نور به شکل لکه‌هایی در آن طرف صفحه ظاهر می‌شود و یک الگوی لکه‌ای روی شیء ایجاد می‌کند. بخش‌های روشن الگو نسبت به نواحی تاریک، نور فلورسنتی بیشتری تولید می‌کنند.

اگر زاویه نور فرودی لیزر تغییر کند، اثر حافظه‌ای موجب می‌شود تا الگوی لکه‌ای روی شیء جا به جا شود. تکنیک جدید بر این مبنا می‌باشد که با وجود ثابت نگه داشتن نور لیزر روی همان بخش از صفحه، زاویه نور فرودی را تغییر دهیم. موسک توضیح می‌دهد: در طول انجام اسکن مقدار نور فلورسنتی را که از صفحه خارج می‌شود، اندازه‌گیری می‌کنیم. گروه به خاطر خاصیت تحسین برانگیز  اثر حافظه‌ای می‌تواند با استفاده از تمهیدات ریاضی همبستگی الگوی لکه‌ای و همچنین همبستگی نور فلورسنت خروجی از شیء را جداسازی کند. این همبستگی با استفاده از تمهیدات ریاضی بیشتر به تصویری از شیء تبدیل خواهد شد.

شیء با اندازه سلول

گروه ابتدا یک شیء فلورسنت به شکل عدد پی با عرضی حدوداً ۵۰ میکرومتر را مورد مطالعه قرار داد. این اندازه بدان جهت انتخاب شد که متناظر با اندازه سلول انسان است (شکل را ببینید).

 شیء ۶ میلی‌متر پشت یک پخش کنندهٔ در اصطلاح «پایه شیشه‌ای^۳» قرار داده شد. برای اثبات این که چنین تکنیکی روی سیستم‌های بیولوژیکی نیز به کار می‌آید گروه تصویری از یک سلول فلورسنت گیاهی به نام کونوالاریا ماجالیس را با قرار دادن آن بین دو صفحه پخش کننده بدست آورد.

موسک خاطر نشان می‌کند استفاده از یک صفحه نازک با قدرت پخش کنندگی بالا نسبت به یک صفحه ضخیم با قدرت پخش کنندگی پایین‌تر کارایی این تکنیک را به مراتب افزایش می‌دهد.با این حال تکنیک دیگری به اسم «توموگرافی همدوس نوری» با استفاده از صفحه ضخیم با قدرت پخش کنندگی پایین‌تر تصاویر بهتری ثبت می‌کند. او اعتقاد دارد ترکیبی از دو روش، بازه وسیع‌تری از انواع مواد را می‌تواند مورد بررسی قرار خواهد داد.

موسک می‌گوید: مشکل دیگر این تکنیک  فرآیند حاکم بر آن است. این تکنیک وقتی کاربرد دارد که بر اثر تابانیدن پرتو لیزر روی ماده مورد مطالعه نوری از ماده گسیل شود. در حالی که بعضی مواد بیولوژیکی ذاتاً فلورسنت هستند باقی مواد بایستی به وسیله ملکول‌های فلورسنت، فلورسنت شوند. اگر این کار ممکن نیست تکنیک مورد نظر با استفاده از فرآیندهای دیگر گسیلِ نور از قبیل تبدیل غیر خطی، پراکندگی رامان یا فوتوآکوستیک انجام شود. او در ادامه می‌گوید: با این حال هیچ یک از این سیگنال‌ها در مقایسه با مشابهشان برای مواد فلورسنت حساسیت و قدرت کافی ندارند.

موسک همچنین می‌گوید: اگر صفحه غیر شفاف خیلی فلورسنت باشد این تکنیک عمل نخواهد کرد با این حال ما از لیزرهای با طول موج بلندتر استفاده می‌کنیم تا این مشکل را حل کنیم.

۱- منظور ماده‌ای است که از خود ناهمگونی‌های هندسی نشان می‌دهد.

۲- در حالت کلی به تغییرات یک سیستم از حالت اولیه خود اثر حافظه‌ای گویند. برای مثال کاربرد زیاد عبارت اثر حافظه‌ای در باطری‌ها به معنی عدم دست‌یابی باطری به توانایی در نگهداری مقدار شارژ اولیه است.

۳- یک نوع شیشه است با پایه‌ای شفاف و همچنین انتهایش غیر شفاف و کدر است. در عکس‌برداری از این نوع شیشه‌ها استفاده می‌کنند.

منبع:

Physicists peek through opaque materials - physicsworld.com