Сверхбыстрая камера снимает 1 триллион кадров в секунду прозрачных объектов

Чуть больше года назад Лихон Ван из Caltech разработал самую быструю камеру в мире, способную снимать 10 триллионов снимков в секунду. Она настолько быстрая, что может даже снять свет, движущийся в замедленном темпе.

Но иногда просто быть быстрым недостаточно. Действительно, даже самая быстрая камера не может делать снимки вещей, которые она не может видеть. С этой целью Ван разработал новую камеру, которая может делать до 1 триллиона снимков в секунду прозрачных объектов. Статья о камере появилась 17 января в журнале Science Advances.

 Высокоскоростная система фотосъемки прозрачных объектов 

Технология камеры, которую Ванг называет фазочувствительной сжатой сверхбыстрой фотографией (pCUP), может снимать не только прозрачные объекты, но и  более эфемерные вещи, такие как ударные волны и, возможно, даже сигналы, которые проходят через нейроны.

Ван объясняет, что его новая система визуализации сочетает в себе высокоскоростную систему фотосъемки, которую он ранее разработал, со старой технологией фазово-контрастной микроскопии, которая была разработана, чтобы обеспечить лучшую визуализацию объектов, которые в основном прозрачны, таких как клетки, состоящие в основном из воды.

Фазово-контрастная микроскопия, изобретенная почти 100 лет назад голландским физиком Фритом Цернике, использует преимущества того, как световые волны замедляются и ускоряются при попадании в разные материалы. Например, если луч света проходит через кусок стекла, он замедляется при входе в стекло и затем снова ускоряется при выходе из него. Эти изменения в скорости изменяют время волн. С помощью некоторых оптических приемов можно отличить свет, прошедший через стекло, от света, который не прошел, и стекло, хотя и прозрачное, становится намного легче видеть.

«Мы адаптировали стандартную фазово-контрастную микроскопию таким образом, чтобы она обеспечивала очень быструю визуализацию, которая позволяет нам отображать сверхбыстрые явления в прозрачных материалах», - говорит Ван.

Часть системы с быстрой визуализацией состоит из того, что Ван называет сжатой сверхбыстрой технологией кодирования без потерь (LLE-CUP). В отличие от большинства других технологий сверхбыстрого видеоизображения, которые последовательно выполняют серию изображений при повторении событий, система LLE-CUP делает один снимок, фиксируя все движение, которое происходит за время, необходимое для завершения снимка. Поскольку снимать один кадр намного быстрее, чем несколько снимков, LLE-CUP способен захватывать движение света, которое слишком быстрое, чтобы его можно было воспроизвести с помощью стандартной камеры.

В новой статье Ван и его коллеги-исследователи демонстрируют возможности pCUP путем визуализации распространения ударной волны в воде и лазерного импульса, проходящего через кусок кристаллического материала.

Ван говорит, что технология, хотя и находится на ранней стадии своего развития, может в конечном итоге найти применение во многих областях, включая физику, биологию или химию.

«Когда сигналы проходят через нейроны, мы надеемся увидеть небольшое расширение нервных волокон. Если у нас есть сеть нейронов, возможно, мы сможем увидеть их связь в реальном времени», - говорит Ван. Кроме того, по его словам, поскольку температура, как известно, изменяет фазовый контраст, система «может быть способна изобразить, как фронт пламени распространяется в камере сгорания». опубликовано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet