Các nhà khoa học đã tạo ra một chiếc máy ảnh khoa học cực nhanh, có thể chụp ảnh với tốc độ mã hóa 156,3 terahertz (THz) trên mỗi pixel riêng lẻ, tương đương với 156,3 nghìn tỷ khung hình mỗi giây. Được mệnh danh là SCARF (chụp hình ảnh thời gian thực khẩu độ được mã hóa), camera nghiên cứu có thể dẫn đến những đột phá trong lĩnh vực nghiên cứu các sự kiện nhỏ đến và đi quá nhanh đối với các cảm biến khoa học đắt tiền hơn ngày nay.

SCARF đã ghi lại thành công các sự kiện cực nhanh như sự hấp thụ trong chất bán dẫn và khử từ của hợp kim kim loại. Nghiên cứu này có thể mở ra những chân trời mới trong các lĩnh vực đa dạng như cơ học sóng xung kích hoặc phát triển các loại thuốc hiệu quả hơn.

Ông đang lãnh đạo nhóm nghiên cứu Giáo sư Jinyang Liang Viện nghiên cứu khoa học quốc gia Canada (INRS). Ông là người tiên phong được công nhận trên toàn cầu trong lĩnh vực chụp ảnh tốc độ cao và đã xây dựng dựa trên những thành tựu của mình từ một nghiên cứu riêng biệt được thực hiện sáu năm trước đó. Nghiên cứu hiện nay đã được phát hành TRONG thiên nhiên, Tổng kết lại Trong thông cáo báo chí từ INRS lần đầu tiên được nhắc đến Bật bởi Dạy hàng ngày.

Giáo sư Liang và các đồng nghiệp đã thiết kế nghiên cứu của họ như một thử nghiệm mới với máy ảnh cực nhanh. Các hệ thống này thường sử dụng cách tiếp cận tuần tự: chụp từng khung hình một và ghép chúng lại với nhau để giám sát các vật thể chuyển động. Nhưng cách tiếp cận này có những hạn chế. Liang cho biết: “Ví dụ, các hiện tượng như cắt bỏ bằng laser femto giây, tương tác sóng xung kích với tế bào sống và sự hỗn loạn quang học không thể được nghiên cứu theo cách này”.

Camera mới được xây dựng dựa trên nghiên cứu trước đây của Liang nhằm đảo ngược logic của camera tốc độ cao truyền thống. “SCARF vượt qua những thách thức này,” Julie Robert, nhân viên truyền thông của INRS, viết trong một tuyên bố. “Phương pháp hình ảnh của nó cho phép quét cực nhanh khẩu độ được mã hóa cố định mà không có hiện tượng cắt cực nhanh. Điều này cung cấp tốc độ mã hóa chuỗi đầy đủ lên tới 156,3 Hz cho từng pixel trên máy ảnh thiết bị ghép điện tích (CCD). Những kết quả này có thể có thể thu được trong ảnh chụp nhanh Một cái có tốc độ khung hình và tỷ lệ không gian có thể điều chỉnh ở cả chế độ phản xạ và truyền.

Nói một cách rất đơn giản, điều này có nghĩa là máy ảnh sử dụng phương pháp chụp ảnh tính toán để ghi lại thông tin không gian bằng cách cho phép ánh sáng đi vào cảm biến của nó ở những thời điểm hơi khác nhau. Việc không phải xử lý dữ liệu không gian trong thời gian thực là một phần giúp máy ảnh có thể chụp các xung laser “chirp” cực nhanh với tốc độ lên tới 156,3 nghìn tỷ lần mỗi giây. Dữ liệu hình ảnh thô sau đó có thể được xử lý bằng thuật toán máy tính để giải mã các đầu vào liên tiếp, biến mỗi nghìn tỷ khung hình thành một hình ảnh hoàn chỉnh.

Đáng chú ý là nó đã làm như vậy “bằng cách sử dụng các thành phần quang học có sẵn và các thành phần quang học thụ động,” như bài báo mô tả. Nhóm mô tả SCARF có chi phí thấp, mức tiêu thụ điện năng thấp và chất lượng đo lường cao so với các kỹ thuật hiện có.

Mặc dù SCARF tập trung vào nghiên cứu hơn là tập trung vào người tiêu dùng nhưng nhóm đã làm việc với hai công ty Axis Photonique và few-Cycle để phát triển các phiên bản thương mại, có thể dành cho các đồng nghiệp của họ ở trường đại học hoặc các tổ chức khoa học khác.

Để có được lời giải thích kỹ thuật hơn về máy ảnh và các ứng dụng tiềm năng của nó, bạn có thể làm như vậy Xem toàn văn bài báo tại thiên nhiên.