Naujoji kamera gali užfiksuoti 100 milijardų kadrų per sekundę  (3)

Mokslininkai sukūrė sparčiausią pasaulyje 2D kamerą, galinčią užfiksuoti fotono judėjimą.

Washingtono universiteto (JAV) mokslininkai sukūrė kamerą, gebančią per sekundę užfiksuoti 100 milijardų kadrų. Ji tokia sparti, kad gali užfiksuoti šviesos dalelių judesius.

Aprašytoji šios savaitės Nature numeryje, kamera yra daug spartesnė nei bet kuri dabar prieinama, o sparčiausios kameros per sekundę gali padaryti ~10 milijonų kadrų per sekundę.

„Pirmą kartą žmogus gali išvysti skriejančią šviesą,“ sakė kūręs naująją kamerą biomedicinos inžinierius Lihong Wang spaudos pranešime. „Kadangi ši technika kadrų dažnį padidina keliomis dydžio eilėmis, atsiveria naujų vaizdų režimas.”

Dabar kameras riboja lusto atmintis ir elektronikos nuskaitymo sparta.

Bet komandai šias kliūtis pavyko apeiti, naudojant vadinamąją plyšinę kamerą – su mikroskopais ir teleskopais naudojamą prietaisą itin sparčiam atvaizdų fiksavimui, tačiau tik vienoje plokštumoje. Paprastai tai reiškia, kad plyšinės kameros nedaro labai naudingų vaizdų. Wang lygina tai su „žirgų lenktynių stebėjimu per tolimą vertikalų plyšį.”

Siekdami apeiti šį ribojimą, mokslininkai sukūrė kompiuterinį algoritmą, užfiksuotus duomenis verčiantį 2D vaizdu, kuris atrodo lyg darytas įprasta kamera.

Šią techniką jie vadina suspausta ultrasparčia fotografija (compress ultrafast photography - CUP), ir ji gali sukelti iki šio neįsivazduotus proveržius astronomijoje, medicinoje ir medžiagų moksle.

CUP sistema neprimena įprastinės kameros – jos lęšiai nukreipia fotonus į mažutėlį skaitmeninį mikroveidrodžio prietaisą, koduojantį atvaizdą ir atspindintį fotonus į spindulio skirtuvą. Šis fotonus nukreipia į platesnį plyšinės kameros plyšį, kur jie konvertuojami į elektronus. Juos tada perima elektrodai.

Kaip aiškinama pranešime spaudai:

Elektroduose įtampa svyruoja nuo aukštus iki žemos, kad elektronai atvyktų skirtingu laiku ir patektų į skirtingas vertikalias pozicijas. CCD (charge-coupled device) instrumentas kaupia visus neapdorotus duomenis. Visa tai vyksta per 5 nanosekundžių ritmu.

Įtaiso schema pavaizduota žemiau:

Nors dabar įtaisas naudojamas biomedicinos tyrimuose, tikimasi, kad jis padės revoliucionizuoti ir kitas mokslo sritis.

„Kiekviena nauja technika, ypač pakelianti galimybes į visai naują lygį, sukelia naujus atradimus,“ sakė Wang pranešime.

„Sujunkime CUP vaizdavimą su Hubble teleskopu ir turėsime raiškiausią Hubble vaizdą, bei didžiausią CUP laiko skiriamąją gebą. Šiai kombinacijai lemta atrasti naują mokslą.“

Šaltinis: Washington University, Tech Times


Fiona MacDonald
www.sciencealert.com

Aut. teisės: Input.lt
Input.lt

(25)
(0)
(25)

Komentarai (3)