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分身有术:神奇的全息技术——13

通过对我们常见物品的介绍说明全息技术的概念及相关技术。
方法/步骤
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专业领域大显身手无形的疾病诊断师(激光全息技术)小A的母亲患眼疾已经有些年头了,上周医生特意叮嘱过小A一定要在今天来一趟医院,为母亲做一次眼睛的全面检查。刚踏入医院,小A的母亲就开始紧张起来,“上次检查眼睛闹的我一直不舒服,那个检查灯耀的我的眼睛刺疼刺疼。”母亲嘀咕着。小A心里清楚母亲正承受着怎样的痛苦,只能轻声安慰说“再坚持一下,等病好了我们就再也不来看那刺眼的灯光了。”按照约定的时间,H医生在诊室里等待小A他们已经有一会了,见到老人家来了,顺手拿起身边一串钥匙迎上前去,“我们现在就准备检查吧,您还有什么问题么?”“嗯,我就是觉得是不是没必要做这些个检查,那些仪器检查完我的眼睛要过很久才能舒服些。”小A的母亲有些打退堂鼓。“妈妈,咱们就按医生说的办吧,我就在您身边,没事的。”“那,那,好吧!”母亲最终还是顺从了小A的意思。跟着H医生,他们一起来到了一间眼科检查室,里面的设备和以往很是不一样,“今天不用那个刺眼的灯么?”小A的母亲总是很关注眼科的检查灯。“嗯,老人家,今天的检查很不一样呢,您只需要放松就可以啦!”在医生的宽慰下,小A的母亲缓缓躺在一张舒适的软床上,头顶上的天花板立即呈现出不同的景象,这让老人家绷大了眼睛目不转睛的盯着看了好一会。“好了,您没有感觉到不舒服吧。”医生来到小A母亲身边将她慢慢的扶起。“已经结束了么?”母亲诧异的盯着医生。小A也是丈二的和尚摸不着头脑。“是的,接着我们就一起来看看您的检查结果吧!“说着,H医生指引小A和她母亲来到一个透明的薄膜前,瞬间一个眼球的3D图像展现在他们面前。“这就是我们扫描到的您眼睛的全息图像,我们进行处理后显示出来,我们现在着重看这里”,说着H医生用手点击了这个再造眼球的一个点,“这里就是问题所在,我们放大一点你们可能看的更清楚。”图像在医生的操作下瞬间放大了许多,“这里,我们通过激光全息干涉测量技术可以清楚的看到视网膜水肿的程度,这就是为什么近期视力衰退严重的原因。我们可以针对这一原因进行针对性的治疗。”从医院出来到回家的路上,小A的母亲一直在对这次奇妙的检查赞不绝口,这次也着实让小A这个当代知识分子大开了眼界。在眼科疾病的诊断过程中,利用激光全息成像技术可以提供整个眼睛的三维立体图像,并可以用显微镜对整个眼睛图像的不同位置(如角膜、前房、晶状体、玻璃体以及视网膜等)进行逐层观察和研究。也可以利用激光全息成像技术提供眼睛各个部位单独的三维立体图像以做深入的检查。

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激光由半反镜分成两束,一束为球面波参考光,另一束通过纤维光束,以球状通过接触镜进入眼球,眼球各部分的反射光和慢射光由瞳孔中央部6mm直径处射出,经投影透镜作为物波记录在全息底版上,激光是氩离子激光器,λ= 0.5145Um =100mWt=10ms-30ms,眼底网膜上的光亮约为3×10-3J/cm2。重现象可观察晶体表面、虹膜和视网膜。这样就能用一张全息照片对从晶体到网膜的眼球各部分自由地进行三维检测。为使全息像精确地再现,必须在再现时精确地重复参考光。冲洗好的全息片必须精确放好,误差一般应小于几秒弧度,以免发生慧差和相差,再现装置的示意图,激光经准直器照亮全息图片,通过显微镜或闭路电视系统观察实像。全息图片夹在可以多维精确微量调整的定位器上,以作精密定位,调整时在显微镜下或电视屏幕上观察,使失真和像差最小,而成像清晰。利用全息可以拍到活体眼的角膜、晶状体和视网膜相片,从而对眼的各层介质进行活体观察,这是用其它方法难以办到的眼全息图,亦可表示出眼内的异物的大小、形状和位置。

方法/步骤2
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种植牙是口腔医学发展较迅速的一门新学科。是指将充当牙根的生物材料埋植到牙槽骨内,再在其上做牙冠的一种假牙修复方法。我国牙医学教育的开拓者司徒博在《齿科医学全书》中指出:“镶牙准确度是植入性牙修复的最大难题。”临床经验的积累也不能准确把握种植的精准度与风险性。这成为口腔行业性的技术难题,也成为是世界性的共同难题。上世纪80年代末,曾用于美国军工的全息导航技术,首次在口腔医学中被提出。这种技术的精准定位能力,经过不断的革新和融合之后,成为攻克高难度医学手术精准度的宝贵武器。3D全息导航系统是将计算机断层扫描技术、计算机辅助设计技术和快速原型制造技术综合应用于口腔种植手术的安全和精确的手术方法。除能提供口腔种植及多种治疗所需的口腔三维CT图像检查外,该系统还能通过数字化模拟手段为手术医生提供可靠的操作方案,大幅提高了手术的准确性与安全性。

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你知道吗?计算机断层扫描技术:根据人体不同组织对X线的吸收与透过率的不同,应用灵敏度极高的仪器对人体进行测量,然后将测量所获取的数据输入电子计算机,电子计算机对数据进行处理后,就可摄下人体被检查部位的断面或立体的图像,发现体内任何部位的细小病变。

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一粒蚕豆=1000页的数字数据(全息存储)今天是一个特别的日子,全家人为了庆祝L先生83岁寿辰,特意做了一桌丰盛的晚餐,三层的大蛋糕上写满了晚辈们的祝福,大家围坐在老先生身旁,享受着美食带给人们的快乐。这个大家庭如今已经有20余口成员了,最小的小重孙今天也已经2岁3个月了,老先生看着其乐融融的一大家子高兴的不亦乐乎,再加上今天又是自己83岁的寿宴,自然免不了多喝几口小酒,多吃几口海鲜。寿宴过后,老先生躺在床上回味着晚餐上的一点一滴,还没等入睡就隐约感觉到身体不太舒服,这把年纪了难免会有一些头疼脑热的,老人家也不愿意给儿女们添麻烦,于是他也就没有太在意,慢慢的闭上了眼睛。“叮铃铃铃!”一阵急促的电话铃声响起在120指挥中心。“你好,120。”“快,快来人救救我爸爸!”电话那头传来一位女子撕心裂肺的呐喊声。“请告诉我门病人在哪里?”“在城关区X路和裕家园1单元203,快呀,求求你们了。”120救护车疾驰进省人民医院的急救中心,担架上躺着一个面色煞白的老人,他正是晚上才过完寿宴的L先生。在急诊抢救室里医生赶紧来到老人身边,查看病人状况,护士配合着给老人测量血压,给老人戴上氧气面罩。“晚上病人都进餐了些什么?有没有什么异常状况呢”医生询问家属说。“今天我们给父亲过的生日,他晚上多吃了一些海鲜,喝了些白酒,可是吃完饭还好好的,没有说他不舒服……”说着,老人的女儿就哽咽起来。“病人是短暂性的昏厥,不要着急。我们先给他做些基础性的检查,才能确诊是什么原因引起的昏厥。请出示一下病人的保健卡。”“在这,谢谢您。”L先生的大女儿赶忙从钱包里取出一张5厘米见方的透明卡片递给医生。医生将这个透明的卡片在操作台旁的一个读卡设备上一扫描,显示器上立马出现了老人以往的检查记录情况。让我们一起来看看这上面都记录了些什么:老人出生时的体重、身长;老人第一次注射乙肝疫苗的时间、地点;老人进入托儿所之前的体检结果;老人做过脑部核磁共振的扫描图片和诊断;迄今为止老人住院的所有病历信息;社区医生给老人用药的情况记录、各个成长阶段身体指标的检查结果……如此详细的数据,竟然能够存储在这张其貌不扬的透明卡片上,是上帝疯了么?根据以往老人的就诊记录,医生很容易的发现老人有青霉素过敏史,血压一只偏高,但在降糖药物的控制下,降压效果还算理想。医生参考以往治疗记录抓紧时间开具了除头孢类的静脉用药,治疗药物一使用老人的情况很快就好转了。在此次急救过程中发挥了重要作用的透明卡片就是我们所说的全息存储。全息存储被《福布斯》杂志评为未来十大“最酷”技术之一,它的本质也是利用了光的干涉原理。拿一张普通的CD光盘来说,我们所谓的刻录光盘其实就是将转化为二进制的“0”和“1”通过激光束在涂有感光胶的玻璃盘上形成凹陷。

方法/步骤3
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与目前的存储技术相比,全息存储在容量、速度和可靠性方面都极具发展潜力。由于全息存储器是以页作为读写单位,不同页面的数据可以同时并行读写,理论其存储速度将相当迅速。业界普遍估计,未来全息存储可以实现1GB/s的传输速度,以及小于1毫秒的随机访问时间!全息技术则可以更加深入,它不仅仅利用介质表面存储信息,而且还可以在光盘的同一位置上纵深刻录,真正意义上实现了立体存储。全息存储器在存储和读取数据时是以页为单位,一个光栅存储的一批数据称为一页,这种全系存储有读取速度快和可并行读取等优点。与上图同样大小的全息光盘的存储容量可以达到1.6TB(1TB=1024GB),相当于现行DVD标准容量的350倍,这么高的容量并不是空穴来风。由于一个晶体有无数个面,我们只要改变激光束的入射角度,就可以在一块晶体中存储数量惊人的数据。打个形象的比喻,我们可以把全息存储器看成像书本一样,这也是其用小体积实现大容量的原理所在,理论上全息存储可以轻松突破1TB的存储密度!随机读取光盘中的内容的响应时间不到1毫秒,与传统硬盘不一样,全息存储器不需要任何移动部件,数据读写操作为非接触式,使用寿命、数据可靠性、安全性都达到理想的状况。全息存储几乎可以永久保存数据,在切断电能供应的条件下,数据可在感光介质中保存数百年之久,这一点也远优于硬盘。随着全息影像技术的蓬勃发展,新型动态、半动态(可更新)的全息存储可以实现处理与传输动态交互式的彩色影像,这将给人类发展带来质的飞跃。

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你知道吗?全息存储:需要激光束的帮忙,研发人员要为它配备一套高效率的全息照相系统。首先利用一束激光照射晶体内部不透明的小方格,记录成为原始图案后,再使用一束激光聚焦形成信号源,另外还需要一束参考激光作为校准。当信号源光束和参考光束在晶体中相遇后,晶体中就会展现出多折射角度的图案,这样在晶体中就形成了光栅。一个光栅可以储存一批数据,称为一页。我们把使用全息存储技术制成的存储器称为全息存储器,全息存储器在存储和读取数据时都是以页为单位。光栅:是利用多缝衍射原理使光发生色散(分解为光谱)的光学元件。它是一块刻有大量平行等宽、等距狭缝(刻线)的平面玻璃或金属片。

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