几乎可让时间“凝固”——迄今最快照相机每秒可拍十万亿帧

2018-10-16 08:58:07 来源: 科技日报 作者: 刘霞

速度高达万亿帧/秒的压缩超快摄影系统。图片来源:美国《每日科学》网站

科技日报北京10月15日电 (记者刘霞)据美国《每日科学》网站近日报道,加拿大和美国研究人员开发出目前世界上最快的照相机“T-CUP”,其每秒能捕捉十万亿(1013)帧数据。这种新型相机几乎可以让时间“凝固”,有助于科学家观察包括光在内的各种现象,进一步揭示光和物质之间相互作用的秘密。

近年来,非线性光学与成像领域的创新成果互相补充,开发出许多高效新方法,帮助科学家从微观层面分析生物与物理学领域的动力学现象。但为了挖掘这些方法的潜力,还需在单次曝光过程中,以超短的时间分辨率,实时记录图像。

如果采用现有成像技术,用超短激光脉冲进行测量,必须重复多次,且现有方法仅适合某些惰性样本,不适合那些更脆弱的样本。尽管压缩超快摄影(CUP)技术的处理速度接近一千亿帧/秒,却无法满足集成飞秒激光器的具体要求。

有鉴于此,加拿大魁北克大学国立科学研究院的超短成像专家梁锦扬(音译)和美国加州理工学院医学与电子工程教授王立宏(音译)领导的团队,在飞秒条纹相机的基础上,开发出了这款新型T-CUP系统。

王立宏解释:“只用飞秒条纹照相机,图像质量将受到限制,为改善这一点,我们增加了另一个相机来获取静态图像。新相机与飞秒条纹相机采集的图像结合,可获取高质量的图像,同时每秒记录十万亿帧数据。”

研究人员表示,T-CUP创造了实时成像速度的世界纪录,可助力新一代显微镜用于生物医学、材料科学与其他领域。而且,这种照相机能以无与伦比的时间分辨率,分析光线与物质之间的相互作用。

在“首秀”中,T-CUP在400飞秒的时间间隔内,拍摄了25帧图像,不仅记录了这一过程,还详细描述了光脉冲的形状、强度和倾斜角度。

该研究负责人梁锦扬表示:“未来,我们有望将照相机的速度增至千万亿(1015)帧/秒,进一步揭示光和物质之间的秘密。”

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责任编辑: 夏青
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