Самая быстрая камера в мире снимает со скоростью 156,3 триллиона кадров в секунду
Инженеры исследовательского центра телекоммуникаций INRS Énergie Matériaux в Канаде разработали самую быструю в мире камеру, которая может снимать со скоростью 156,3 триллиона кадров в секунду (fps).
Лучшие камеры замедленной съемки в телефонах обычно работают со скоростью несколько сотен кадров в секунду. Профессиональные кинематографические камеры могут использовать несколько тысяч кадров для достижения более плавного эффекта. Но если вы хотите увидеть, что происходит на наноуровне, вам придется замедлить процесс до миллиардов или даже триллионов кадров в секунду.
Сообщается, что новая камера может фиксировать события, происходящие в пределах фемтосекунд – квадриллионных долей секунды. Для справки: в одной секунде их примерно столько же, сколько секунд в 32 миллионах лет.
Исследователи опирались на технологию, которую они разработали еще в 2014 году, известную как сжатая сверхбыстрая фотография (CUP), которая могла снимать 100 миллиардов кадров в секунду. Следующий этап назывался T-CUP, где буква T обозначала «триллион кадров в секунду», что, как и следовало ожидать, обеспечивало скорость до 10 триллионов кадров в секунду. А затем в 2020 году команда увеличила скорость до 70 триллионов кадров в секунду с помощью версии под названием «Сжатая сверхбыстрая спектральная фотография» (CUSP).
Теперь исследователи снова увеличили эту цифру более чем вдвое — до ошеломляющих 156,3 триллиона кадров в секунду. Новая система камер называется «фемтофотография в реальном времени с разверткой апертуры» (SCARF), которая может фиксировать события, которые происходят слишком быстро, чтобы их могли увидеть даже предыдущие версии технологии. Сюда входят такие вещи, как ударные волны, проходящие через материю или живые клетки.
SCARF работает, сначала излучая ультракороткий импульс лазерного света, который проходит через отображаемое событие или объект. Если представить свет в виде радуги, то сначала событие будет зафиксировано красными длинами волн, затем оранжевыми, желтыми и далее по спектру до фиолетового. Поскольку событие происходит так быстро, к тому времени, когда каждый последующий «цвет» достигает его, оно выглядит по-другому, позволяя импульсу уловить все изменения за невероятно короткий период времени.
Затем этот световой импульс проходит через множество компонентов, которые фокусируют, отражают, дифрагируют и кодируют его, пока он, наконец, не достигает датчика камеры с зарядовой связью (CCD). Затем они преобразуются в данные, которые могут быть реконструированы компьютером в окончательное изображение.
Исследователи говорят, что съемка новых сверхбыстрых явлений с помощью камер SCARF может помочь в таких областях науки, как физика, биология, химия, материаловедение и инженерия.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.