超人的X射线视觉超能力现在可以由一台手持设备呈现

研究人员创造了一种微小的芯片，可以透过纸板拍摄物体的图像。这项技术可以装在智能手机里，让我们离超人的 X 光透视能力更近了一步（没有 X 光）。

德克萨斯大学电气工程教授、德克萨斯模拟卓越中心（TxACE）主任、该研究的共同作者之一肯尼思-奥（Kenneth O）说："这项技术就像超人的X射线视觉。当然，我们使用的是 200 千兆赫到 400 千兆赫的信号，而不是可能有害的 X 射线。"

该成像仪微芯片技术于 2022 年首次展示，是 O 及其学生、研究人员和合作者团队 15 年多工作的结晶。芯片发射太赫兹（THz）范围的辐射，即频率范围在 0.1 太赫兹（100 千兆赫）到 10 太赫兹之间的电磁辐射，相应波长从 3 毫米到 0.03 毫米不等。这些电波人眼看不见，被认为是安全的，其频率高于无线电波和微波，但低于红外线。

通过 2022 年的模型，O 证明了微型芯片产生的 430 GHz 光束可以穿过雾、灰尘和其他光学光无法穿透的障碍物。它们从物体上反弹并反射回微芯片，像素接收信号并生成图像。这种成像器并不依赖于外部透镜，通常使用外部透镜可以提高图像的清晰度和锐利度。相反，它采用了互补金属氧化物半导体（CMOS）技术，这种技术用于制造现代消费计算机处理器、存储芯片和其他数字设备。

CMOS已成为生成和检测太赫兹信号的一种经济实惠的方式，尤其是在200千兆赫及更高的频率下，它能提供更好的分辨率。因此，研究人员开始着手改进其 2022 型号的图像质量，并使该技术小巧到足以装入手持设备。新的成像芯片使用了一个由 296 GHz CMOS 像素组成的 1 x 3 阵列，而且同样没有镜头。

"我们设计的芯片没有透镜或光学器件，因此可以安装在移动设备中，"该论文的通讯作者、上海交通大学电子与计算机工程系助理教授 Wooyeol Choi 说。"像素通过检测目标物体反射的信号来生成图像，其形状为 0.5 毫米的正方形，大小与沙粒差不多。"

经过测试，该技术可以在大约一厘米（0.4 英寸）远的地方对覆盖着硬纸板的物体（一个 USB 加密狗、一个刀片、一个集成电路和一个塑料垫圈）进行成像。出于安全和保护隐私的考虑，研究人员特意让成像仪在离物体如此近的距离进行扫描。从根本上说，这样做是为了打消人们的顾虑，比如小偷可能会利用该设备从远处扫描某人包里的物品。研究人员计划使下一次迭代能够捕捉到五英寸（12.7 厘米）远的图像。

德州仪器（TI）基尔比实验室（Kilby Labs）射频/毫米波和高速研究主管布莱恩-金斯伯格（Brian Ginsburg）说："经过15年的研究，像素性能提高了1亿倍，再加上数字信号处理技术，才使这次成像演示成为可能。这项颠覆性技术展示了真正太赫兹成像的潜在能力。"

根据研究人员的设想，他们的智能手机微型芯片成像仪将用于各种用途，从寻找墙壁背后的墙柱和木梁，到识别管道裂缝以及信封和包裹的内容。他们还认为，它还可以应用于医疗领域。

德州仪器公司（TI）毫米波和高频微系统基础技术研究计划和三星全球研究拓展计划为这项研究提供了支持。

这项研究发表在《IEEE 太赫兹科学与技术论文集》（IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology）上。