Ученые разработали самую быструю камеру

Ученые из Канады и США создали новую технологию захвата изображений, способную открыть новую эпоху в микроскопии.

Профессор Национального научно-исследовательского института Канады Цзиньань Лян и его коллеги под руководством Лихонга Ванга разработали самую быструю камеру, которую они назвали T-CUP. Она производит 10 триллионов (1013) кадров в секунду. С помощью камеры можно буквально заморозить время, чтобы рассмотреть феномены - даже свет - в экстремально замедленном режиме. Работа описана в статье журнала Light: Science & Applications.

Сочетание инноваций с нелинейной оптикой и визуализацией в последние годы открыло дверь новым высокоэффективным методам в микроскопическом анализе динамических феноменов в биологии и физике. Однако использование потенциала этих методов требует способа регистрации изображений в реальном времени на очень коротком временном разрешении за один раз.

Съемка временной фокусировки фемтосекундного лазера на 2,5 триллиона кадров в секунду в реальном времени / © Jinyang Liang, Liren Zhu & Lihong V. Wang

Сжатая сверхбыстрая фотография (compressed ultrafast photography, CUP) была отличным отправным пунктом. При 100 миллиардах кадров в секунду этот метод приближался, но не соответствовал спецификациям, необходимым для интеграции фемтосекундных лазеров. Для улучшения концепции на основе фемтосекундной камеры была разработана новая система T-CUP.

"Мы знали, что при использовании фемтосекундной камеры получим изображение с ограниченным качеством, - говорит профессор Лихонг Ванг. - Чтобы добиться лучших результатов, добавили еще одну камеру, получающую статическое изображение. Совместив его с изображением, полученным фемтосекундной камерой, мы можем использовать так называемую радонную трансформацию для получения высококачественных снимков при записи на скорости в 10 триллионов кадров в секунду".

Поставив мировой рекорд по скорости визуализации в реальном времени, T-CUP может использоваться в новом поколении микроскопов в биомедицине, материаловедении и других областях. Эта камера представляет собой фундаментальный сдвиг в науке, позволяя анализировать взаимодействия между светом и веществом при беспрецедентном временном разрешении.