Самая быстрая фотокамера в мире делает 10 триллионов кадров в секунду | Gearmix
16.10.2018 14:22

Самая быстрая фотокамера в мире делает 10 триллионов кадров в секунду

Источник перевод для gearmix ()

Что происходит, если некая технология настолько производительна, что нам не просто её даже охарактеризовать? Например, в INRS (исследовательское подразделение Университета Квебека) работают сверхбыстрые лазеры, длительность импульса которых находится в фемтосекундном диапазоне (10-15 сек.) — слишком быстро, чтобы быть замеченными. «Нет ничего лучше чёткого изображения», — говорит профессор INRS, специалист в области сверхбыстрой визуализации Дзиньянг Лианг. Он и его группа, под руководством сотрудника Калтеха Лихонг Ванга, разработали «T-CUP» — самую быструю в мире фотокамеру, способную делать десять триллионов (1013) кадров в секунду. Эта камера способна буквально останавливать время, и позволяет наблюдать явления — и даже свет! — с экстремальным замедлением.

Подпись к изображению: Система сверхскоростной фотографии делает триллион кадров в секунду

В последние годы сочетание инноваций в нелинейной оптике и работе с изображениями открыло путь новым эффективным методам детального анализа динамических явлений в биологии и физике. Но для использования всего потенциала этих методов необходим способ записи изображения в реальном времени с очень коротким временным разрешением, при однократной экспозиции.

При существующих методах съёмка с использованием ультраскоростного лазера должна повторяться много раз, что приемлемо для нечувствительных типов объектов, но не подходит для более хрупких. Например, стекло с лазерной гравировкой может выдержать только один импульс лазера, предоставляя всего пикосекунду для захвата изображения. В таком случае оборудование должно быть способно записывать процесс в реальном времени.

Ультраскоростная фотография была хорошей стартовой точкой. При ста миллиардах кадров в секунду она приближалась к требованиям по интеграции с фемтосекундными лазерами, но всё ещё не соответствовала им. Для усовершенствования этой концепции была разработана новая система «T-CUP» на базе фемтосекундной камеры с развёрткой изображения, где используются способы сбора данных, применяемые в томографии.

«Мы знали, что при использовании только фемтосекундной камеры с развёрткой изображения качество снимков будет ограничено, — говорит Лихонг Ванг, профессор электротехники в Калтехе и директор лаборатории оптики. — Чтобы его улучшить, добавили ещё одну камеру, которая получает статичное изображения. Объединив это с изображением с фемтосекундной камеры, мы можем применить математическое преобразование Радона для получения высококачественных изображений на скорости десять триллионов кадров в секунду».

Установив мировой рекорд скорости киносъёмки в реальном времени, система «T-CUP» позволит создать новое поколение микроскопов для применения в биомедицине, материаловедении и других областях. Эта камера представляет принципиальное усовершенствование, делая возможным изучение взаимодействия вещества и света с беспрецедентным временным разрешением.

При первом же применении сверхбыстрая камера показала рекордный результат, захватив в реальном времени единственный импульс фемтосекундного лазера. Вспышка была заснята на 25 кадрах, сделанных с интервалом 400 фемтосекунд, на которых можно видеть форму импульса, интенсивность и угол наклона.

«Это важное достижение само по себе, — говорит Дзиньянг Лианг, ведущий автор работы — но мы уже видим возможности увеличения скорости до квадриллиона (1015) кадров в секунду!».

Такая скорость позволит рассмотреть до того недоступные секреты взаимодействия материи и света.



ПОХОЖИЕ ЗАПИСИ


© Gearmix 2013
Права на опубликованный перевод принадлежат владельцам вебсайта gearmix.ru
Все графические изображения, использованные при оформлении статьи принадлежат их владельцам. Знак охраны авторского права распространяется только на текст статьи.
Использование материалов сайта без активной индексируемой ссылки на источник запрещено.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *