Najrýchlejšia kamera na svete zmrazí čas na 10 triliónoch snímkach za sekundu

, Autor: Tlačové správy z vedy

Čo sa stane, keď je nová technológia taká presná, že funguje v rozsahu, ktorý presahuje naše popisné schopnosti? Napríklad lasery používané v INRS produkujú ultra krátke impulzy v rozmedzí femtosekúnd (10^-15 s), ktoré sú príliš krátke na vizualizáciu. Napriek tomu, niektoré merania sú aj tak možné, nič neporušuje jasný obraz, hovorí profesor INRS a odborník na ultrarýchle zobrazovanie Jinyang Liang.

On a jeho kolegovia, vedený Lihongom Wangom z Caltechu, vyvinuli to, čo nazývajú T-CUP: najrýchlejšia kamera na svete schopná zachytiť desať biliónov (10^13) snímok za sekundu (obrázok 1). Táto nová kamera doslova umožňuje zmrazenie času na zobrazenie javov - a dokonca aj svetla! - v extrémne spomalenom pohybe.


Obrázok 1. Systém pre zhotovenie triliónu znímkov za sekundu.

V posledných rokoch prepojenie medzi inováciami v nelineárnej optike a zobrazovaní otvorilo dvere pre nové a vysoko účinné metódy mikroskopickej analýzy dynamických javov v biológii a fyzike. Aby sme využili potenciál týchto metód, musí existovať spôsob, ako zaznamenať obrázky v reálnom čase pri veľmi krátkom časovom rozlíšení - v jednej expozícii.

Použitím súčasných zobrazovacích techník sa musia merania vykonané s ultrakrátkymi laserovými impulzmi opakovať mnohokrát, čo je vhodné pre niektoré typy inertných vzoriek, ale nemožno ich použiť aj pre iné krehké vzorky. Napríklad, laserom gravírované sklo môže zniesť iba jeden laserový impulz, čo necháva pre záznam výsledkov menej než pikosekundu. V takomto prípade musí byť zobrazovacia technika schopná zachytiť celý proces v reálnom čase.

Komprimovaná ultra rýchla fotografia (CUP) bola dobrým východiskovým bodom. Pri 100 miliárd snímkach za sekundu sa táto metóda priblížila, ale nesplnila, špecifikácie požadované na integráciu femtosekundových laserov. Na zlepšenie tohto konceptu bol vyvinutý nový systém T-CUP založený na femtosekundovej "streak" kamere, ktorá sa tiež používa pre zber dát v aplikáciách, ako je tomografia.

"Vedeli sme, že pomocou len femtosekundovej streakovej kamery bude kvalita obrazu obmedzená," hovorí profesor Lihong Wang, Bren profesor mediálneho inžinierstva a elektrotechniky na Caltechu a riaditeľ Caltech Optical Imaging Laboratory (COIL). "Aby sme to vylepšili, pridali sme ďalšiu kameru, ktorá získala statický obraz. V kombinácii s obrazom získaným femtosekundovou streakovou kamerou môžeme použiť takzvanú Radonovú transformáciu na získanie vysokokvalitných obrázkov pri nahrávaní desiatich biliónov snímok za sekundu."

Prinášajúc svetový rekord pre rýchlosť zobrazovania v reálnom čase, T-CUP dokáže zlepšiť novú generáciu mikroskopov pre biomedicínske, materiálové vedy a ďalšie aplikácie. Táto kamera predstavuje zásadný posun, ktorý umožňuje analyzovať interakcie medzi svetlom a hmotou pri jedinečnom časovom rozlíšení.

Pri prvom použití, ultra rýchla kamera prekonala rekord zachytením časového zaostrenia jedného femtosekundového laserového impulzu v reálnom čase (obrázok 2). Tento proces bol zaznamenaný na 25 snímkach odobratých v intervale 400 femtosekúnd a podrobne opísal tvar svetelného impulzu, jeho intenzitu a uhol sklonu.


Obrázok 2. Zobrazenie časového zaostrenia femtosekundového laserového impulzu v reálnom čase pri 2,5 Tfps.

"Je to úspech sám o sebe," hovorí Jinyang Liang, hlavný autor tejto práce, ktorý bol inžinierom v COIL, keď sa uskutočnil výskum, "ale už vidíme možnosti zvýšiť rýchlosť až na jeden kvadrillion (10^15) snímok za sekundu! "Tieto rýchlosti nám určite ponúknu náhľad na ešte nezistitené tajomstvá interakcií medzi svetlom a hmotou."
 

“Single-shot Real-time Femtosecond Imaging of Temporal Focusing”, Jinyang Liang, Liren Zhu, and Lihong V. Wang, Light: Science & Applications 7, 42 (2018).

“Single-shot ultrafast optical imaging”, Jinyang Liang and Lihong V. Wang Optica 5(9), 1113-1127 (2018).

Autorka tlačovej správy: Stéphanie Thibault

Zdroj: www.inrs.ca

 

 

Kľúčové slová
veda
Po kliknutí na vybrané kľúčové slovo sa vám automaticky zobrazia všetky súvisiace články na pc.sk

Re: Najrýchlejšia kamera na svete zmrazí čas na 10 ...

Wow tak toto mi príde ako sci-fi. Zachytiť svetelný lúč za letu.

Re: Najrýchlejšia kamera na svete zmrazí čas na 10 ...

------------------ ------------------ ------------------ ------------------ ------------------ ------------------
Akoze nechcem rypat, ale zislo by sa kuknut na nazvy velkych cisel:

https://en.wikipedia.org/wiki/Names_of_large_numbers
DRUHÁ TABÚÚÚÚLEČKA v kapitole "Extensions of the standard dictionary numbers"

Autorskemu kolektivu pripominam, ze u nas sa pouziva nomenklatura (nazvoslovie) velkych cisel - long scale, konkretne Petelier, takze emerický kvadrilion je u nas obycajna biliarda (tisic bilionov), wono totiz v Petelierovom nazvoslovi (ako jedinom) sa stredaju -ióny a -iardy ...

Ako sorry ale obcas sa mi vo vrecku otvara nozik, ked v dokumente na dokumentarnom kanali v dabingu pocujem ze ludska DNA obsahuje 3 biliony dusikatych baz (samozrejme to maju byt 3 miliardy), tak sa mi chce vracat !!!!!!!!!!!!

Kvadrilion je 10^24. Preco? Logicky: kvadr- .. kvarteto ... hmm to bude nieco 4 ... aha milion na stvrtu: (10^6)^4 = 10^24 ... co bude trilion ... ze by milion^3 = 10^18 ???? Co bude septilion ... hmmm, septima - to su siedmaci ... ze by milion^7 = (10^6)^7 = 10^42? ... a co bude septiliarda? ze by proste a bohapusto a jednoducho iba tisic septilionov?
------------------ ------------------ ------------------ ------------------ ------------------ ------------------

Re: Najrýchlejšia kamera na svete zmrazí čas na 10 ...

o bilione (po nasem 10^12) fps sme poculi uz pred 6 rokmi:

https://youtu.be/snSIRJ2brEk?t=317

ked pustali svetlo cez PET flasu :))) a ine hratky so svetlom

Re: Najrýchlejšia kamera na svete zmrazí čas na 10 ...

nadpis vravi ze 10^13 je 10 trilionov a text clanku ze 10 bilionov ... tak sa prosim ujednodte ... ale prosim postupujte na zakl. mojho commentu o nazvoslovi velkych cisel :)

Re: Najrýchlejšia kamera na svete zmrazí čas na 10 ...

...a kvadrilion na Slovensku (EU) je 10^24 (a nie na 15 ako je v clanku)

Re: Najrýchlejšia kamera na svete zmrazí čas na 10 ...

Problem bude mozno casom pri prenose dat pri vyssom zobrazeni pri stale vyssej rychlosti a to sa bude do buducnosti len znasobovat, ale vsak o tom je, co je super. Skor AI mi uz trosku zacina robit vrasky., nie sme uz moc daleko, ked beriem ze pred 12000 rokmi sme sa snazli aby nam v jaskyni nezhasol ohen..

Poslať nový komentár

TOPlist