П'ятеро вчених створили камеру, яка знімає 156,3 трильйона кадрів на секунду

Як кажуть інженери, вона може привести до прориву в галузі вивчення мікроподій, які з'являються та зникають надто швидко навіть для найдорожчих наукових сенсорів сьогодення.

Дивіться також Дві нові моделі ШІ можуть спілкуватися одна з одною, передаючи навички без участі людини

Деталі

SCARF успішно фіксує надшвидкі події, такі як поглинання в напівпровіднику та розмагнічування металевого сплаву. Дослідження може відкрити нові кордони в таких різноманітних галузях, як механіка ударних хвиль або розробка більш ефективної медицини.

Очолював дослідницьку групу професор з канадського Національного інституту наукових досліджень (INRS) Джіньян Лян, всесвітньо визнаний першопроходець у галузі надшвидкої фотографії. Він опирався на свої власні відкриття, зроблені в окремому дослідженні шість років тому.

Професор Лян із командою представили новий погляд на надшвидкісні камери. Зазвичай ці системи використовують послідовний підхід: знімають кадри по одному і складають їх разом, щоб спостерігати за об'єктами в русі. Але такий підхід має обмеження. "Наприклад, такі явища, як фемтосекундна лазерна абляція, взаємодія ударних хвиль з живими клітинами та оптичний хаос не можуть бути вивчені таким чином", – каже Лян.

Камера SCARF / Фото Institut national de la recherche scientifique

Нова технологія перевертає традиційну логіку надшвидкісних камер.

"SCARF долає ці виклики. Її спосіб отримання зображень дозволяє надшвидке розгорнення статичної кодованої апертури, не порушуючи при цьому надшвидкісного явища. Це забезпечує швидкість кодування повної послідовності до 156,3 ТГц для окремих пікселів на камері з пристроєм із зарядовим зв'язком (ПЗЗ). Ці результати можуть бути отримані за один знімок з регульованою частотою кадрів і просторовим масштабом як в режимі відбиття, так і в режимі передачі", – прокоментувала Джулі Роберт з Національного інституту наукових досліджень у Канаді.

У дуже спрощеному вигляді це означає, що камера використовує обчислювальну модальність зображення для захоплення просторової інформації, дозволяючи світлу потрапляти на її сенсор у дещо різний час. Відсутність необхідності обробляти просторові дані в цей момент є частиною того, що дозволяє камері фіксувати ці надзвичайно швидкі лазерні імпульси зі швидкістю до 156,3 трильйона разів на секунду, фактично відкладаючи їх на потім. Потім необроблені дані зображень можуть бути оброблені комп'ютерним алгоритмом, який розшифровує часовий інтервал, перетворюючи кожен з трильйонів кадрів у цілісну картину.

Примітно, що це було зроблено "з використанням готових і пасивних оптичних компонентів", як описано в статті. Команда описує SCARF як недорогий, з низьким енергоспоживанням і високою якістю вимірювань порівняно з наявними методами.

Хоча SCARF орієнтований більше на дослідження, ніж на споживачів, команда вже співпрацює з двома компаніями, Axis Photonique і Few-Cycle, щоб розробити комерційні версії, ймовірно, для колег з інших вищих навчальних закладів або наукових установ.