Самая быстрая камера всех времен будет использоваться для исследования плащей-невидимок

Самая быстрая камера всех времен будет использоваться для исследования плащей-невидимок

Насколько быстра самая быстрая камера? Ответ, вероятно, зависит от того, что вы подразумеваете под словом "камера". Некоторые из лучших "трековых камер" могут снимать около 100 фемтосекунд (квадрилион секунды). К сожалению, эти одномерные камеры имеют и множество ограничений, вроде причудливого задействования, специального освещения, или методов усреднения. Исследователи из Вашингтонского университете в Сент-Луисе усовершенствовали стандартные камеры до такой степени, что они могут снимать двумерные одиночные изображения абсолютно без освещения, и со скоростью 100 млрд. кадров в секунду.

Оптико-электронные трековые камеры могут измерять быстрые изменения интенсивности света путем сдвига импульса, или конкретнее, электронов, которые генерируются световым импульсом через детектор. Таким образом, временное изменение фиксируется пространственно, просто захватом различных пикселей. Исследователи запустили стандартную трековую камеру с расширенным объективом, который обычно узкий. Это позволило им получить полную трехмерную картину, состоящую из двух измерений пространства и одного - времени. Хоть и звучит это очень просто, но для детектора при раскодировании, это просто катастрофа.

Исследователи смогли сделать из этого светового кавардака четкую 2D картинку при помощи светоделителя, извлекающего частицы картинки из массива детекторов, тем временем посылая остальное на цифровое микрозеркальное устройство, которое кодирует случайный пространственный узор на тот самый луч светоделителя. Исследователи назвали их технологию сжатой сверхскоростной фотографией (compressed ultrafast photography, CUP), потому что для реконструкции изображения используется вычислительный метод, известный как сжатое зондирование. Мы уже обсуждали сжатое зондирование, на примере устройств микроволнового зондирования, которые использовали метаматериалы для фактического выполнения аппаратного сжатия.

Исследователи использовали свои ультрабыстрые камеры, чтобы визуализировать четыре фундаментальных физических процесса: отражение лазерного импульса, преломление, дифракция фотонов, и безинформационное сверхсветовое распространение событий.  Пока некоторые из этих явлений звучат как эзотерические, доказательство находится в видео сверху, где свет захватывается во время действия.

Вы можете подумать, что если вы представляете себе феномен со скоростью, выше световой, вещи вроде взаимодействия света с плащом-невидимкой могут быть простыми, как 2+2. Авторы не упоминают о том, что их технология может пролить свет на поведение метаматериала, хотя сопроводительная статья в Nature поднимает тему интересных возможностей при развитии в этой области.

Один комментатор нашей предыдущей статьи о высокоскоростном захвате падения капли дождя, указал на большую полезность слоу-мо режима для понимания природных явлений. Мы, безусловно, согласны, и надеемся, что пойдем гораздо дальше по пути техники, благодаря этим устройствам. Вся надежда на камеру, авторы которой предполагают, что ее можно объединить с мощными микроскопами и телескопами.  Они представляют себе устройства с четким пространственным разрешением Хаббла, и временным разрешением их CUP-камерой, или микроскопы, которые точно отображают точный образ жизни флуоресцентных биомолекул, чтобы наблюдать биологические события в мельчайших деталях внутри самой клетки.
Мы не будем сильно углубляться, но хотелось бы заметить, что исследователи также добавили в свое устройство четвертое измерение, а именно, длину волны, просто добавив в него дихроичное зеркало, которое раскладывает свет. До изобретения CUP, такие процессы как колебание волны, и продолжительность жизни флуоресценции было очень сложно измерить. Теперь исследователи имеют возможность раскрыть целый новый пласт информации, которая существует в такого рода процессах.
via

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top