Создана самая быстрая в мире камера, способная «заморозить время»

15 Октября 2018, Николай Хижняк 30

При включении лазерной указки кажется, что ее луч появляется мгновенно. Однако на самом деле фотоны «выстреливают» из нее примерно так же, как это происходит с водой, бегущей из-под крана или из шланга, просто двигаются частицы света настолько быстро, что человеческий глаз не в состоянии заметить это движение. Группа ученых из Калифорнийского технологического института (США), а также Университета Квебека (Канада) создали самую быструю в мире камеру, способную снимать до 10 триллионов кадров в секунду – достаточно для того, чтобы «заморозить время» и производить съемку фотонов лазерного луча, двигающего сквозь пространство.

В последние годы инновации в нелинейной оптике и визуализации открыли двери для новых и высокоэффективных методов микроскопического анализа динамических явлений в биологии и физике. Однако использование потенциала этих методов требует способа записи изображений в реальном времени с очень коротким временным разрешением — за одну экспозицию.


При использовании современных методов визуализации, измерения, проводимые с помощью сверхкоротких лазерных импульсов, должны повторяться много раз, что подходит для некоторых типов инертных образцов, но невозможно для других более хрупких. Например, лазерное гравированное стекло может переносить только один лазерный импульс, оставляя менее пикосекунды на то, чтобы фиксировать результаты. В этом случае метод визуализации должен иметь возможность фиксировать весь процесс в реальном времени.

Отправной точкой для создания невероятной камеры, которая позволит это сделать и о которой ученые рассказали в журнале Light: Science & Applications стала технология сжатой сверхбыстрой фотографии (CUP). При 100 млрд кадров в секунду этот метод приближался, но не соответствовал спецификациям, необходимым для интеграции фемтосекундных лазеров. Для перехода на новый уровень возможностей ученые разработали новую систему T-CUP. В ее основу легла фемтосекундная полосовая камера, которая также включает в себя тип сбора данных, используемый в таких приложениях, как томография.

«Мы знали, что с использованием только фемтосекундной полосовой камеры качество изображения будет ограничено», — комментирует Лихонг Ванг, глава лаборатории оптической визуализации из Калифорнийского технологического института.

«Чтобы улучшить это, мы добавили еще одну камеру, которая приобретает статическое изображение. В сочетании с изображением, полученным камерой фемтосекундной полосы, мы можем использовать так называемое преобразование Радона для получения высококачественных изображений при записи десяти триллионов кадров в секунду».

Визуализация в реальном времени временной фокусировки на фемтосекундном лазерном импульсе со скоростью съемки 2,5 триллиона кадров в секунду

Установив мировой рекорд скорости изображения в реальном времени, камера T-CUP может лечь в основу микроскопов нового поколения для биомедицины, материаловедения и других приложений. Эта камера представляет собой фундаментальный сдвиг, позволяющий анализировать взаимодействия между светом и веществом при беспрецедентном временном разрешении.

Ученые не планируют на этом останавливаться:

«Это большой шаг вперед, но мы уже видим потенциал увеличения скорости съемки до 1 квадриллиона кадров в секунду», — добавляют ученые.

Обсудить изобретение можно в нашем Telegram-чате.

30 комментариев Оставить свой

  1. Hadskiy

    АААхренеть! и не встать!

  2. Ce3apyc

    Ну, и где видео???!!!

    • MASking

      Ce3apyc, было бы прикольно увидеть движение фотонов света в замедленной съемке - но увы качество хромает, так что видео не будет

  3. Hor

    Разве на фото не видно, что фотон летит на собственной стоячей волне? Значит копенгагенская теория сосёт?

    • Rashad_rus

      Hor, А там все теории - хрень...

    • ruslan007

      Hor, А разве вы не слышали про эксперимент с двумя щелями? И к каким результатам приводит наличие внешнего наблюдателя?

  4. dkosha

    Больше шести лет назад изобрели эту камеру https://youtu.be/Y_9vd4HWlVA

    • PROVOCATOR

      dkosha, Спасибо. Только что хотел написать тоже самое

      • botan

        PROVOCATOR, Скорость и тех. характеристики лучше сравнить ;-) тут они лучше

    • MASking

      dkosha, хочу себе в телефон такую камеру, в аЙфоне 2Н такая будет? )))))))))))))))))))))))))))

  5. Desperad0s

    Наконец то, теперь можно будет заснять момент между тем, как зарплата поступает на карточку и тем, как жена ее тратит

    • Aaa-p

      Desperad0s, Нет, ученым еще надо поработать)

      • botan
      • Sergey1964

        Aaa-p, "Нет, ученым еще надо поработать"

        Есть объективная трудность. У женатых учёных зарплата тоже моментально исчезает с карточки - а без зарплаты много не наработаешь. Вдобавок, все попытки отследить траекторию зарплаты блокируются жёнами. А для неженатых учёных проблема исчезновения зарплаты с карточки неактуальна - соответственно, они этой проблемой и не занимаются. Но есть и хорошая новость. После наступления всеобщего коммунизма и повсеместной отмены денег вопрос решится сам собой. )))

    • MASking

      Desperad0s, Вам тоже приходит такая же смска "Вам зачисленносписано зарплату, баланс 0 долларов"

      • Sergey1964

        MASking, "Вам тоже приходит такая же смска "Вам зачисленносписано зарплату, баланс 0 долларов""

        Я не женат. ))) Кроме того, я получаю зарплату не в долларах, а в рублях. И обычно сразу снимаю деньги с карточки, поскольку в смутные 90-е у меня выработалось здоровое недоверие к банкам.Говоря об учёных, у которых зарплата моментально улетает с карточки в неизвестном направлении, я имел в виду женатых коллег, причём не таких старорежимных, как я. ))

  6. xamur12

    Видео сказано же-заморожено)

  7. ekstremist

    прорывчег

  8. starpiv

    Пока нормальный видосик на ютуб не зальют – не верю) а такие картинки и я нарисовать могу чтобы выбить побольше бабла на «уникальные разработки»

    • Sergey1964

      starpiv, "а такие картинки и я нарисовать могу чтобы выбить побольше бабла на «уникальные разработки»"

      Ну, нарисуйте. Может, в каком-нибудь Сколково и прокатит, на условиях распила и отката. Но в таком случае и без видео тоже прокатит, так что можно с видео вообще не заморачиваться.

      А вменяемые фонды (государственные или частные, без разницы) Вам под Ваше нарисованное видео и копейки не дадут. Во всех вменяемых фондах - очень жёсткая и очень профессиональная экспертиза проектов.

  9. Akibastarec

    Вот и решение проблемы голографической фотографии и видеосъемки - достаточно снимать за долю периода световой волны и освещение лазером уже не нужно.

  10. zaooza

    Калтеховцы! Нет видоса - нет респектоса!

  11. nuseni

    Молодцы, хвалю!

  12. deinstalation

    фотоны нельзя снять. От фотонов не отражается другой фотон. Что именно они снимают?

    • botan

      deinstalation, Лазерный импульс снимают и выходит.....

    • MASking

      deinstalation, лазерный импульс испускает фотоны во все стороны, и именно их и регистрируют

      • MASking

        MASking, если бы он так не делал то луча вы бы не увидели - только точку. А так как луч видим то фотоны испускаются во все стороны, а основная масса летит в одном направлении

    • allexxic

      deinstalation, Они снимают отражение пятна импульса лазера на поверхности. Как таковой матрицы нет. Есть скорее всего пленка и не одна , бегущая с огромной скоростью.

  13. amd212

    Мда, фокус у камеры так себе и буке не к чорту :-)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.