Esta câmera captura 156,3 trilhões de quadros por segundo

Os cientistas criaram uma câmera científica ultrarrápida que captura imagens a uma taxa de codificação de 156,3 terahertz (THz) por pixel individual, equivalente a 156,3 trilhões de quadros por segundo. Apelidada de SCARF (femtografia de abertura codificada em tempo real), a câmera de pesquisa pode levar a avanços nas áreas de estudo de pequenos eventos que vêm e vão muito rapidamente para os sensores científicos mais caros de hoje.

O SCARF capturou com sucesso eventos ultrarrápidos, como absorção em um semicondutor e desmagnetização de uma liga metálica. A investigação poderá abrir novos horizontes em áreas tão diversas como a mecânica das ondas de choque ou o desenvolvimento de medicamentos mais eficazes.

Ele estava liderando a equipe de pesquisa Professor Jinyang Liang Instituto Nacional Canadense de Pesquisa Científica (INRS). Ele é um pioneiro reconhecido mundialmente no campo da fotografia de alta velocidade e aproveitou as conquistas de um estudo separado realizado seis anos antes. A pesquisa atual foi Publicados em natureza, Resumir Num comunicado de imprensa do INRS o primeiro mencionado Por Ensine diariamente.

O professor Liang e seus colegas projetaram sua pesquisa como um novo experimento com câmeras ultrarrápidas. Esses sistemas normalmente usam uma abordagem sequencial: capturando quadros um por um e unindo-os para monitorar objetos em movimento. Mas esta abordagem tem limitações. “Por exemplo, fenômenos como ablação por laser de femtosegundo, interação por ondas de choque com células vivas e caos óptico não podem ser estudados desta forma”, disse Liang.

Os componentes da câmera de pesquisa estão espalhados em uma fileira sobre uma mesa científica.

Lenço (Instituto Nacional de Investigação Científica)

A nova câmera baseia-se na pesquisa anterior de Liang para derrubar a lógica da câmera tradicional de alta velocidade. “O SCARF supera esses desafios”, escreveu Julie Robert, oficial de comunicações do INRS, em um comunicado. “Seu método de imagem permite varredura ultrarrápida da abertura codificada fixa sem nenhum fenômeno de corte ultrarrápido. Isso fornece taxas de codificação de sequência completa de até 156,3 Hz para pixels individuais em uma câmera de dispositivo de carga acoplada (CCD). Esses resultados podem ser obtido em um instantâneo Um com taxas de quadros ajustáveis ​​​​e escalas espaciais nos modos de reflexão e transmissão.

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Em termos muito simplificados, isto significa que a câmara utiliza um método de fotografia computacional para capturar informações espaciais, permitindo que a luz entre no seu sensor em momentos ligeiramente diferentes. Não ter que processar dados espaciais em tempo real é parte do que libera a câmera para capturar pulsos de laser extremamente rápidos a uma taxa de até 156,3 trilhões de vezes por segundo. Os dados brutos da imagem podem então ser processados ​​por um algoritmo de computador que decodifica entradas sucessivas, transformando cada um dos trilhões de quadros em uma imagem completa.

Notavelmente, isso foi feito “usando componentes ópticos disponíveis no mercado e componentes ópticos passivos”, como descreve o artigo. A equipe descreve o SCARF como de baixo custo, com baixo consumo de energia e alta qualidade de medição em comparação com as técnicas existentes.

Embora o SCARF seja mais centrado na investigação do que no consumidor, a equipa já está a trabalhar com duas empresas, Axis Photonique e Few-Cycle, para desenvolver versões comerciais, provavelmente para os seus pares no ensino superior ou outras instituições científicas.

Para obter uma explicação mais técnica da câmera e suas possíveis aplicações, você pode fazê-lo Veja o artigo completo em natureza.

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