新的幽灵成像技术增强了气体分子的测量
- 新的重影成像方法可以测量大气中存在的气体和数量，而且准确度要高得多。
- 它不需要极其灵敏的探测器和强大的光源即可工作。
测量大气中的温室气体，如二氧化碳、甲烷、臭氧和一氧化二氮，对于研究这些气体的数量变化如何影响气候变化至关重要。它们的测量方法要么是连续使用监测当前浓度的固定设备和卫星，要么是在烧瓶中收集空气样本，然后在实验室中进行分析。
现在，东芬兰大学、坦佩雷理工大学和法国勃艮第大学的一组研究人员提出了一种对各种气体分子进行光谱测量的新方法。他们称之为幽灵成像技术。
与现有的成像技术相比，这种新方法可以更准确地揭示气体分子的化学成分。在某些情况下，它可以更灵敏地识别温室气体。
它是如何工作的？
鬼影成像在很宽的波长范围内工作，改善了对大气中存在的气体（包括甲烷和二氧化碳）的监测。它与超连续谱光源（发射多波长脉冲）一起工作，对通过空气样本传输的基于波长的光进行成像，并以亚纳米分辨率测量气体分子的光谱指纹。
这种新技术通过将 2 种不同光束的强度相关联来生成图片，这些光束不包含有关物体形状的数据，但启用了有关其特征的间接接口。在极端条件下，它可以消除传统成像系统中观察到的失真（不是全部），并可以恢复皮秒级（10 -12 秒）时间尺度。
由于气体分子大部分是散射的，因此它们仅会少量改变透射光。因此，它需要非常灵敏的仪器和强大的光源来检测它们。
参考：光学学会 | doi:10.1364/OL.43.005025
与识别单一波长信号的传统成像方法不同，重影成像技术检测由多个波长组成的综合信号。因此，即使在没有极其灵敏的探测器和强大的光源的情况下，它也能工作。
更具体地说，它通过关联 2 个光束来生成光谱图片（包含物体的反射或透射光谱）：第一个光束编码一个随机模式，作为探测参考，而另一个光束照射样品。为了生成获得光谱“鬼像”必不可少的参考，作者使用了连续正光谱之间发生的随机波动。
图片来源：NASA
然后通过样品传输的光束通过没有光谱分辨率的检测器进行分析。将其与参考光谱波动相关联后，他们得到了清晰的光谱图像。
测试
为了测试这项新技术，他们用它来生成甲烷气体的光谱图。它精确地重新创建了代表甲烷身份的离散吸收线序列。他们还将结果与传统的直接光谱测量结果进行了比较：两种技术的结果匹配良好。
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目前，作者正在试验可预编程的光源设备来控制光谱波动。这将消除测量参考光谱图案的需要。此外，他们正尝试将这项技术与光学相干断层扫描装置相结合，这将使他们能够从包括组织在内的各种生物样本中提取敏感数据，而无需将样本暴露在有害射线下。
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