T-CUP Kamera Kecepatan Super

Para ilmuwan dari National Research Institute (Kanada) dan California Institute of Technology telah mengembangkan kamera video T-CUP tercepat di dunia, yang memotret pada kecepatan 10¹³, yaitu 10 triliun frame per detik. Perangkat ini memungkinkan Anda untuk benar-benar membekukan waktu, yaitu memvisualisasikan fenomena (dan bahkan cahaya) pada kecepatan yang sangat lambat.

Kamera berkecepatan tinggi membuka pintu ke metode baru dan sangat efektif untuk analisis mikroskopis fenomena dinamis dalam biologi dan fisika. Misalnya, Anda dapat mempelajari secara detail proses dalam sel hidup atau pergerakan molekul.


Prinsip pengoperasian T-CUP

Kamera menggunakan laser yang menghasilkan pulsa ultrashort dalam kisaran femtosecond (10 ^-15 detik). Femtolazer hanya setengah pertempuran. Untuk menggunakannya dalam camcorder, harus ada cara untuk merekam gambar secara real time dengan resolusi waktu yang sangat singkat. Penciptaan T-CUP dimungkinkan berkat inovasi dalam optik nonlinier dan teknologi pencitraan.

Menggunakan metode visualisasi modern, pengukuran menggunakan pulsa laser ultrashort harus diulang berkali-kali, yang cocok untuk beberapa jenis sampel lembam, tetapi tidak mungkin untuk yang lebih rapuh lainnya. Misalnya, ukiran kaca laser hanya dapat menahan satu pulsa laser, sehingga para peneliti memiliki kurang dari satu picosecond untuk menangkap hasilnya. Dengan kata lain, metode visualisasi harus dapat mencakup seluruh proses secara real time.

Compressed ultrafast photography (CUP) adalah titik awal yang baik. Metode ini memungkinkan untuk mencapai 100 miliar frame per detik, itu dijelaskan pada Habré pada tahun 2014. Namun, teknologi memiliki keterbatasan mendasar, untuk mengatasi mana sistem T-CUP ditingkatkan dikembangkan, yang meningkatkan kecepatan oleh beberapa urutan besarnya. Foto-chronograph femtosecond berkecepatan tinggi sudah digunakan di sini, seperti dalam tomografi, dalam kombinasi dengan kamera yang merekam gambar statis. Dalam kombinasi ini, para peneliti dapat menggunakan apa yang disebut transformasi Radon untuk mendapatkan gambar berkualitas tinggi hingga sepuluh triliun frame per detik (transformasi Radon adalah transformasi integral dari fungsi banyak variabel, mirip dengan transformasi Fourier).


Proses pemfokusan sementara pulsa laser femtosecond tunggal

Mengapa ini dibutuhkan?

Menetapkan rekor dunia untuk kecepatan pencitraan, T-CUP dapat mengarah pada munculnya generasi baru mikroskop untuk biomedis, ilmu material dan aplikasi lainnya. Kamera ini mewakili perubahan mendasar. Ini memberikan kesempatan untuk menganalisis interaksi antara cahaya dan materi dengan resolusi waktu yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Untuk pertama kalinya, kamera video merekam proses pemfokusan sementara pulsa laser femtosecond tunggal secara real time (dalam foto di atas). Proses ini direkam pada 25 frame dengan interval 400 femtoseconds: ini menunjukkan secara rinci bentuk, intensitas dan sudut kemiringan pulsa cahaya.


Cuplikan Film T-CUP

Foto-foto di atas menunjukkan: pulsa laser yang melewati miring melalui kisi (b); pemfokusan spasial dari satu pulsa laser, pulsa laser yang berlangsung selama 7 picosecond, yang melewati pembagi 50:50 dalam awan kecil uap air (e); pulsa laser yang dipantulkan dari dua cermin (g). Dalam kasus pertama, video direkam pada kecepatan maksimum 10 Tfps, dalam seri frame kedua dan ketiga - pada 2,5 Tfps, dan dalam seri frame terakhir - "hanya" pada 1 triliun frame per detik.

Ilmuwan menerbitkan deskripsi perkembangan mereka di jurnal Nature. Seiring dengan karya ilmiah, beberapa video berada dalam domain publik, berikut adalah salah satunya .

"Ini adalah pencapaian dalam dirinya sendiri," kata Jinyang Liang, pemimpin penulis makalah ini, "tetapi kami sudah melihat peluang untuk meningkatkan kecepatan menjadi satu kuadriliun (10 ¹⁵ ) frame per detik." Para peneliti percaya bahwa pada kecepatan ini, Anda dapat menemukan rahasia interaksi cahaya dan materi yang belum terdeteksi. Sebagai contoh, seseorang dapat mendaftar secara detail ekspansi molekul selama ledakan, penyebaran sinar cahaya dan hal-hal menarik lainnya.

Ngomong-ngomong, para pakar keamanan berharap bahwa kamera pada kecepatan ini akan memungkinkan Anda untuk menembak objek yang tidak berhadapan langsung , yaitu, menembak musuh secara harfiah dari sudut ( demonstrasi video ). Jadi perangkat semacam itu dapat menemukan aplikasi tidak hanya dalam fisika teoretis, tetapi juga dalam perangkat yang sangat nyata dan bermanfaat.

---