Исследователи из Массачусетского технологического института разработали специальную камеру, которая позволяет считывать текст и изображения, напечатанные на страницах закрытых книг. Результаты работы ученых опубликованы в Nature Communications, а краткое изложение работы приводится в сообщении института. Пока камера не способна видеть на большую глубину в закрытую книгу.
Многие библиотеки мира занимаются постепенным оцифровыванием книг, находящихся в их хранилищах. Это делается на специальном оборудовании, которое позволяет очень быстро делать снимки книжных страниц в высоком разрешении. Однако процесс съемки, каким бы быстрым он ни был, все равно повреждает старинные рукописи и книги, поскольку требует их раскрывания.
Массачусетский технологический институт разработал способ, который позволит оцифровывать ветхие книги, не раскрывая, а значит и не повреждая их. Для этого используется терагерцовое излучение, вид электромагнитного излучения, частоты которого расположены между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазона от 0,3 до 10 терагерц.
Терагерцовое излучение может проникать сквозь непроводящие материалы вроде бумаги, одежды, картона, камня или дерева и не ионизировать их. Разработанная американскими учеными установка способна генерировать терагерцовые импульсы определенной продолжительности. От продолжительности импульса зависит глубина проникновения излучения в книгу.
Определение страниц производится благодаря отражению излученного сигнала пограничным слоем между бумагой и тонкой воздушной прослойкой между страницами. Управляя длиной импульсов и фиксируя отражения излучения, алгоритм новой системы может довольно точно определять количество страниц в книге, их толщину, расстояние до определенной страницы от обложки.
При облучении книги терагерцевым излучением часть сигнала поглощается ее страницами, часть отражается обратно, а часть несколько раз «перескакивает» между страницами, создавая шум. Алгоритм новой установки позволяет отфильтровать этот шум. Получившийся очищенный сигнал содержит и данные об отражениях излучения от пограничного слоя бумаги и чернил.
Получившаяся установка пока не имеет высокой разрешающей способности. Она может определять расстояние вплоть до 20 страницы от обложки и относительно безошибочно считывать информацию с первых девяти страниц. Отражения сигнала с более далеких от обложки страниц становятся настолько слабыми, что теряются в шуме и пока не могут выделены.
Для эксперимента с установкой исследователи взяли пачку бумаги. На каждом листе была напечатана одна буква. Новая система смогла корректно прочитать буквы на первых девяти страницах в пачке. Интерес к разработке уже проявил Метрополитан-музей в Нью-Йорке. По мнению исследователей, их система также может быть использована на производстве для изучения, например, слоев краски на каких-либо деталях.
В сентябре прошлого года исследователи из Брауновского университета представили первое устройство для мультиплексирования терагерцевых волн. Мультиплексор представляет собой две металлические пластины, в одной из которых имеется небольшой разрез. Пластины расположены параллельно друг другу так, чтобы образовать волновод.
При распространении по волноводу, часть терагерцевого излучения «утекает» через разрез, причем угол «утечки» зависит от частоты излучения. Архитектура устройства обеспечивает уникальный метод управления распределением спектра путем изменения расстояния между пластинами. Это позволяет независимо контролировать центральную частоту и пропускную способность мультиплексированных терагерцевых каналов.
Василий Сычёв
