Вчені створили надзвичайно швидку наукову камеру, яка знімає зображення зі швидкістю кодування 156,3 ТГц для окремих пікселів, що еквівалентно 156,3 трлн кадрів на секунду. Камера дослідницького класу SCARF (swept-coded aperture real-time femtophotography), може призвести до прориву в галузі вивчення мікроподій, які виникають і зникають надто швидко для сучасних наукових сенсорів.
Камера SCARF вже успішно зафіксувала надшвидкі події, такі як поглинання в напівпровіднику та розмагнічування металевого сплаву. Дослідження може відкрити нові межі в таких сферах, як механіка ударних хвиль або розробка більш ефективних медичних рішень.
Дослідницьку групу очолював професор Цзіньян Лян з Канадського національного інституту наукових досліджень (INRS). Він — всесвітньо визнаний спеціаліст у надшвидкісній фотографії, який спирався на свої відкриття з окремого дослідження 6 років тому.
Професор Лян зі своєю групою підготували дослідження як новий погляд на надшвидкісні камери. Як правило, ці системи використовують послідовний підхід: знімають кадри по одному та з’єднують їх разом, щоб спостерігати за рухомими об’єктами. Але такий підхід має обмеження.
«Наприклад, такі явища, як фемтосекундна лазерна абляція, взаємодія ударної хвилі з живими клітинами та оптичний хаос, не можуть бути досліджені таким чином», — сказав Лян.
Нова камера SCARF базується на попередніх дослідженнях Ляна, щоб змінити логіку традиційної надшвидкої камери.
«Її модальність зображення дозволяє надшвидке перемикання статичної закодованої апертури, не порушуючи надшвидке явище. Це забезпечує швидкість кодування повної послідовності до 156,3 ТГц для окремих пікселів на камері з пристроєм із зарядовим зв’язком (CCD). Ці результати можна отримати в одному кадрі з регульованою частотою кадрів і просторовим масштабом як у режимі відбиття, так і в режимі передачі».
Іншими словами, камера використовує модальність обчислювального зображення для захоплення просторової інформації, дозволяючи світлу входити в її датчик у дещо інший час. Відсутність необхідності обробляти просторові дані на цю мить дозволяє частково звільнити камеру для захоплення цих надзвичайно швидких лазерних імпульсів зі швидкістю до 156,3 трлн разів на секунду. Необроблені дані зображень потім можуть бути оброблені за допомогою комп’ютерного алгоритму, який декодує вхідні дані в шаховому порядку, перетворюючи кожен із трильйонів кадрів у повне зображення.
Примітно, що досягти таких результатів вдалося, «використовуючи готові та пасивні оптичні компоненти». Команда описує SCARF як недорогий спосіб з низьким енергоспоживанням і високою якістю вимірювання порівняно з існуючими методами.
Джерело: Engadget