.){kind=link}
Ingenieurs van het Canadese onderzoekscentrum INRS Énergie Matériaux Télécommunications Research Center ingediend 's werelds snelste camera, die kan fotograferen met een indrukwekkende 156,3 biljoen frames per seconde (fps).
Terwijl slow motion-functies op smartphones doorgaans een paar honderd frames per seconde draaien, kunnen professionele bioscoopcamera's oplopen tot enkele duizenden frames per seconde voor vloeiender beeldmateriaal. Om gebeurtenissen op nanoniveau te kunnen onderzoeken, is het echter noodzakelijk om de snelheid aanzienlijk te vertragen: tot miljarden of zelfs biljoenen frames per seconde.
Recent ontwikkeld camera beschikt over de mogelijkheid om gebeurtenissen vast te leggen die plaatsvinden binnen femtoseconden, dat wil zeggen quadriljoensten van een seconde. De doorbraak werd geleid door INRS-professor Jinyang Liang en zijn onderzoeksteam. Hun werk demonstreert de ontwikkeling van een ultrasnel camerasysteem dat met extreme precisie tot 156,3 biljoen frames per seconde kan vastleggen. Deze vooruitgang maakt tweedimensionale optische beeldvorming van ultrasnelle demagnetisatie in één momentopname mogelijk, wat voorheen onhaalbaar was.
Het systeem, genaamd SCARF (real-time gecodeerde diafragma femtofotografie), vertegenwoordigt een grote vooruitgang op het gebied van ultrasnelle beeldvorming. Het maakt de observatie mogelijk van voorbijgaande absorptie in halfgeleiders en ultrasnelle demagnetisatie van metaallegeringen, waardoor de deur wordt geopend voor onderzoek in de natuurkunde, biologie, scheikunde, materiaalkunde en techniek, zegt het onderzoeksteam.
De onderzoekers zeggen dat de expertise van professor Liang op het gebied van ultrasnelle beeldvorming wereldwijde erkenning heeft gekregen. Zijn eerdere werk uit 2018 legde de basis voor SCARF, waarmee hij de beperkingen van bestaande hogesnelheidscamerasystemen overwon.
Hoewel eerdere benaderingen het achtereenvolgens vastleggen van frames inhielden, zorgde deze methode voor problemen bij het waarnemen van niet-repetitieve of ultrasnelle verschijnselen. Professor Jinyang identificeert de beperkingen van de huidige observatiemethoden en noemt voorbeelden zoals femtoseconde laserablatie, de interactie van schokgolven met levende cellen en optische chaos.
Om deze problemen op te lossen, ontwikkelde hij het T-CUP-systeem, dat 10 biljoen frames per seconde kan verwerken, een belangrijke prestatie op het gebied van real-time beeldvorming. Er blijven echter problemen op dit gebied bestaan.
“Veel systemen die gebaseerd zijn op gecomprimeerde hogesnelheidsfotografie hebben te maken met datadegradatie en het opofferen van scherptedieptesequenties. Deze beperkingen houden verband met het werkingsprincipe, dat een gelijktijdige verschuiving van de scène en het gecodeerde diafragma vereist”, zegt Miguel Marques, onderzoeksmedewerker en een van de eerste auteurs van het onderzoek, in een persbericht.
SCARF wijkt af van deze beperkingen. In tegenstelling tot eerdere systemen maakt het gebruik van een beeldacquisitiemethode die ultrasnelle uitbreiding van een statisch gecodeerde opening mogelijk maakt zonder het ultrasnelle fenomeen te verschuiven. Dit maakt volledige sequentiecodering tot 156,3 THz naar individuele pixels op de camera mogelijk, waardoor een ongekend inzicht in unieke verschijnselen wordt geboden.
Het belang van SCARF gaat verder dan wetenschappelijk onderzoek. De technologie belooft economische spin-offs, waarbij bedrijven als Axis Photonique en Few-Cycle samenwerken met het team van professor Liang om hun ontdekking, waarvoor patent is aangevraagd, te commercialiseren.
Lees ook: