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迄今最快照相機每秒可拍十萬億幀 幾乎可讓時間“凝固”

時間:2018-10-16 17:13:43    來源:科技日報    

迄今最快照相機每秒可拍十萬億幀

據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站近日報道,加拿大和美國研究人員開發(fā)出目前世界上最快的照相機“T-CUP”,其每秒能捕捉十萬億(1013)幀數(shù)據(jù)。這種新型相機幾乎可以讓時間“凝固”,有助于科學(xué)家觀察包括光在內(nèi)的各種現(xiàn)象,進一步揭示光和物質(zhì)之間相互作用的秘密。

近年來,非線性光學(xué)與成像領(lǐng)域的創(chuàng)新成果互相補充,開發(fā)出許多高效新方法,幫助科學(xué)家從微觀層面分析生物與物理學(xué)領(lǐng)域的動力學(xué)現(xiàn)象。但為了挖掘這些方法的潛力,還需在單次曝光過程中,以超短的時間分辨率,實時記錄圖像。

如果采用現(xiàn)有成像技術(shù),用超短激光脈沖進行測量,必須重復(fù)多次,且現(xiàn)有方法僅適合某些惰性樣本,不適合那些更脆弱的樣本。盡管壓縮超快攝影(CUP)技術(shù)的處理速度接近一千億幀/秒,卻無法滿足集成飛秒激光器的具體要求。

有鑒于此,加拿大魁北克大學(xué)國立科學(xué)研究院的超短成像專家梁錦揚(音譯)和美國加州理工學(xué)院醫(yī)學(xué)與電子工程教授王立宏(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的團隊,在飛秒條紋相機的基礎(chǔ)上,開發(fā)出了這款新型T-CUP系統(tǒng)。

王立宏解釋:“只用飛秒條紋照相機,圖像質(zhì)量將受到限制,為改善這一點,我們增加了另一個相機來獲取靜態(tài)圖像。新相機與飛秒條紋相機采集的圖像結(jié)合,可獲取高質(zhì)量的圖像,同時每秒記錄十萬億幀數(shù)據(jù)。”

研究人員表示,T-CUP創(chuàng)造了實時成像速度的世界紀錄,可助力新一代顯微鏡用于生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)與其他領(lǐng)域。而且,這種照相機能以無與倫比的時間分辨率,分析光線與物質(zhì)之間的相互作用。

在“首秀”中,T-CUP在400飛秒的時間間隔內(nèi),拍攝了25幀圖像,不僅記錄了這一過程,還詳細描述了光脈沖的形狀、強度和傾斜角度。

該研究負責(zé)人梁錦揚表示:“未來,我們有望將照相機的速度增至千萬億(1015)幀/秒,進一步揭示光和物質(zhì)之間的秘密。”(劉霞)

關(guān)鍵詞: 照相機

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