Журнал "Компьютерра" N741-742
Шрифт:
Современные сканирующие электронные микроскопы это дорогие установки внушительных размеров, в которых созданы необходимые условия (глубокий вакуум, напряжение в десятки киловольт, сложнейшая система электронных линз и детекторов). Лучшие из них имеют разрешение в пять сотых нанометра, но большинство, из-за трудности фокусировки электронных пучков, обеспечивают разрешение не более десяти нанометров.
И вот всю эту груду дорогостоящего оборудования ученые предлагают заменить небольшими доступными чипами, которые будут изготавливаться по технологии микромеханических устройств с предельным напряжением в несколько сотен вольт.
Типичное
Новинка чем-то похожа на туннельный или атомно-силовой сканирующий микроскоп. Электроны у нее испускает не большой горячий катод, а единственный атом золота на острие нанопирамидки, которая закреплена на конце подвижного кронштейна. Затем электроны пролетают через отверстия нескольких фокусирующих пластин из металла и кремния, на которые подается управляющее напряжение. Преодолев всего пять-десять микрон, электроны достигают изучаемого образца и, отражаясь от него, как обычно, попадают в детектор.
По расчетам разработчиков, высокого разрешения в новом микроскопе гораздо легче достичь благодаря тому, что электроны летят до образца не несколько десятков сантиметров, а всего несколько микрон, их в пучке мало, а значит, они меньше мешают друг другу. Однако использование только электростатических электронных линз сильно ограничивает возможности фокусировки электронов и коррекции аберраций.
Многие специалисты с энтузиазмом восприняли идеи, заложенные в новом электронном сканирующем микроскопе, хотя и скептически относятся к оценкам его рекордного разрешения.
Флуктуации энергии электронов и другие неоднородности могут легко разрушить теоретическую идиллию. Чтобы выяснить, кто из ученых окажется прав, остается подождать примерно полгода, когда появится первый рабочий прототип нового микроскопа. Но уже очевидно, что такие устройства будут весьма востребованы электронной промышленностью. ГА
Корпорация Sony объявила о разработке освещаемого с обратной стороны CMOS-сенсора для видеокамер и фотоаппаратов. По сравнению с традиционной компоновкой у него вдвое увеличена чувствительность и на четверть уменьшены шумы, что гарантирует существенное улучшение качества получаемых изображений и видео.
Первые прототипы 5-мегапиксельной матрицы размером 1/3,2 дюйма предназначены в основном для продвинутых видеокамер, обеспечивающих съемку со скоростью до 60 кадров в секунду.
При обычной компоновке расположенные над фотодиодами проводники и транзисторы мешают прохождению света. Этот недостаток полностью устранен в новом "перевернутом" сенсоре, у которого фотодиоды расположены сразу за микролинзами и фильтрами, а все проводники и электроника смонтированы за ними и не мешают фотонам. Преимущества технологии особенно сильно проявляются в условиях плохой освещенности и при работе камеры на широких диафрагмах.
Собственно идея "перевернутых" сенсоров не нова. Например, компания OmniVision уже освоила производство фотомодулей для мобильных телефонов на их основе. Но в отличие от обычных CMOS-сенсоров
Инженерам японского гиганта удалось справиться с большей частью недостатков: снизить шумы, темновой ток и разработать новую оптическую систему для сбора света на фотодиоды. Это позволило добиться более чем двукратного улучшения отношения полезного сигнала к шуму даже на средних диафрагмах. Кроме того, теперь у разработчиков появилась возможность значительно усовершенствовать и усложнить электронные схемы обработки сигнала от каждого пиксела.
Элементы уже не загораживают свет и могут быть заметно увеличены в размерах. И в этом у "перевернутой" технологии есть немалый потенциал. ГА
Любопытную компьютерную систему для "паспортизации" и изучения африканских пингвинов разработали ученые из Бристольского университета. Система обещает произвести революцию в биологии, поскольку позволяет наблюдать сразу за большим количеством диких животных, не причиняя им ни малейшего беспокойства.
Традиционные методы изучения поведения птиц и прочей живности на воле, как правило, предполагают их кольцевание или снабжение какой-то иной меткой, чтобы иметь возможность отличить одну особь от другой. Но для этого птицу или зверя сперва нужно поймать, что не только связано с определенными трудностями, но и всегда является для них сильнейшим стрессом.
Современные технологии радиометок, конечно, облегчают дальнейшее наблюдение, но все равно сбор достаточного количества статистических данных часто остается неразрешимой проблемой.
Новый способ наблюдения за животными использует успехи систем компьютерного зрения и технологий идентификации личности. В принципе, он применим для наблюдения за любыми живыми созданиями от насекомых до китов — лишь бы у них на теле был достаточно сложный индивидуальный рисунок. У живущих на юге Африки ослиных пингвинов (Spheniscus demersus)это строго индивидуальный набор темных пятен на белой груди.
Ослиными этих крупных птиц, рост которых достигает 70 см, прозвали за весьма характерные крики. Сейчас этот единственный вид живущих в Африке пингвинов находится на грани вымирания и занесен в Красную книгу.
Новая система пока состоит из единственной камеры и компьютера. Однако даже это скромное оборудование позволяет создать базу данных о колонии и затем различать пингвинов по видеоряду или даже отдельным изображениям с вероятностью 98%. Ошибки возникают, если одна птица заслоняет другую или для съемки недостаточно освещения. В следующей версии системы с инфракрасной камерой, способной надежно работать днем и ночью и интеллектуально следовать за движущимися объектами, эти недостатки должны быть устранены. Предварительные эксперименты с распознаванием зебр и акул также дали весьма обнадеживающие результаты.