幾乎可讓時(shí)間“凝固”——

迄今最快照相機(jī)每秒可拍十萬(wàn)億幀

速度高達(dá)萬(wàn)億幀/秒的壓縮超快攝影系統(tǒng)。圖片來(lái)源：美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站

科技日?qǐng)?bào)北京10月15日電 (記者劉霞)據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，加拿大和美國(guó)研究人員開(kāi)發(fā)出目前世界上最快的照相機(jī)“T-CUP”，其每秒能捕捉十萬(wàn)億(1013)幀數(shù)據(jù)。這種新型相機(jī)幾乎可以讓時(shí)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(jìn)一步揭示光和物質(zhì)之間相互作用的秘密。

近年來(lái)，非線性光學(xué)與成像領(lǐng)域的創(chuàng)新成果互相補(bǔ)充，開(kāi)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(dòng)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(guò)程中，以超短的時(shí)間分辨率，實(shí)時(shí)記錄圖像。

如果采用現(xiàn)有成像技術(shù)，用超短激光脈沖進(jìn)行測(cè)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(wú)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(guó)立科學(xué)研究院的超短成像專家梁錦揚(yáng)(音譯)和美國(guó)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(tuán)隊(duì)，在飛秒條紋相機(jī)的基礎(chǔ)上，開(kāi)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(jī)，圖像質(zhì)量將受到限制，為改善這一點(diǎn)，我們?cè)黾恿肆硪粋€(gè)相機(jī)來(lái)獲取靜態(tài)圖像。新相機(jī)與飛秒條紋相機(jī)采集的圖像結(jié)合，可獲取高質(zhì)量的圖像，同時(shí)每秒記錄十萬(wàn)億幀數(shù)據(jù)。”

研究人員表示，T-CUP創(chuàng)造了實(shí)時(shí)成像速度的世界紀(jì)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(jī)能以無(wú)與倫比的時(shí)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(shí)間間隔內(nèi)，拍攝了25幀圖像，不僅記錄了這一過(guò)程，還詳細(xì)描述了光脈沖的形狀、強(qiáng)度和傾斜角度。

該研究負(fù)責(zé)人梁錦揚(yáng)表示：“未來(lái)，我們有望將照相機(jī)的速度增至千萬(wàn)億(1015)幀/秒，進(jìn)一步揭示光和物質(zhì)之間的秘密。”

標(biāo)簽： 照相機(jī)