Инженеры Национальной лаборатории при Университете Квебека в Канаде разработали самую быструю в мире камеру, которая может снимать со скоростью 156,3 триллиона кадров в секунду.

Традиционно камера замедленного действия в телефоне работает с гораздо меньшей скоростью - сотни кадров в секунду. Профессиональные кинематографические камеры могут снимать тысячи кадров в секунду для создания более плавных эффектов. Однако, если вы хотите увидеть события на наноуровне, вам понадобится камера, способная снимать миллиарды или триллионы кадров в секунду.

Новая камера может записывать события, которые происходят в течение фемтосекунды – это одно событие на один триллион минут. Для сравнения: в одной секунде содержится почти столько же фемтосекунд, сколько в 3200 миллионах лет.

Исследователи использовали технологию, известную как compression Super-fast photography (CUP), которую они разработали в 2014 году. Эта технология позволила снимать 1000 миллиардов кадров в секунду. Затем была создана Т-образная чашка с буквой "Т", обозначающей "триллион кадров в секунду", обеспечивающая скорость до 10 триллионов кадров в секунду. В 2020 году инженеры использовали версию под названием Compressed Ultrafast Spectral photography (CUSP), чтобы увеличить скорость до 70 триллионов кадров в секунду.

Теперь исследователи снова удвоили этот показатель более чем в два раза, увеличив частоту с одного трлн кадров в секунду до 156,3. Новая система камер называется "Фемтофотография в реальном времени с увеличенной кодированной диафрагмой" (sweep-encoded aperture real-time femtophotography, SCARF). Вы можете снимать события, которые происходят настолько быстро, что вы не успеваете их увидеть даже при использовании предыдущих версий технологии. Это включает в себя такие явления, как ударные волны, проходящие через вещества и живые клетки.

SCARF работает, испуская ультракороткий импульс лазерного излучения, который проходит через первое отображаемое событие или объект. Если вы представляете себе свет в виде радуги, то сначала событие регистрируется на длине волны красного цвета, затем оранжевого, желтого и даже фиолетового по всему спектру. Событие происходит настолько быстро, что к тому времени, когда каждый последующий "цвет" достигает его, он выглядит по-другому и позволяет pulse улавливать все изменения за невероятно короткий промежуток времени.

Этот световой импульс проходит через множество компонентов, которые фокусируют, отражают, преломляют и кодируют, и в конечном итоге достигает датчика камеры с зарядовой связью (CCD). Он преобразуется в данные, которые компьютер может преобразовать в конечное изображение.

Исследователи говорят, что фотографирование новых сверхбыстрых явлений поможет улучшить такие области, как физика, биология, химия, материаловедение и инженерия.

Источник: INRS