10 триллионов кадров в секунду

Все мы любим смотреть замедленные съемки в фильмах о природе, в научно-популярных документальных фильмах. Снимаются эти кадры скоростными камерами. Лучшие из них могут делать десятки тысяч кадров в секунду. Но это кино. В науке используются камеры гораздо мощнее. Например, возможности новой сверхвысокоскоростной камеры, разработанной исследователями из Калифорнийского технологического института и организации INRS, значительно превышают возможности всего, что было создано ранее
Эта камера способна снимать со скоростью 10 триллионов (!) кадров в секунду, и такой скорости уже достаточно для того, чтобы исследовать все тонкости процессов взаимодействия материи со светом, происходящих на наноразмерном уровне.
Обладателем рекорда по скорости съемки до последнего времени считалась камера, созданная шведскими учеными в прошлом году. Она способна снимать со скоростью пять триллионов кадров в секунду. Шведы в свое время отобрали пальму первенства у японцев, камера которых снимала со скоростью 4,4 триллиона кадров.
Новая камера уходит вперед с отрывом в два раза по скорости съемки, и это позволяет ее разработчикам надеяться на то, что их детище сумеет продержаться на первой позиции достаточно длительное время.
Как сообщает сайт Newatlas.com, в основе новой камеры лежит технология сверхскоростной сжатой фотосъемки, которая сама по себе способна обеспечить съемку со скоростью порядка 100 миллиардов кадров в секунду. Это, конечно, очень большая скорость, но ее недостаточно для того, чтобы заснять распространение импульса лазерного света, длительность которого исчисляется фемтосекундами, квад-риллионными долями секунды для справки.
В новой камере использованы две камеры: полосовая фемтосекундная камера и статическая камера, объединенные в единую систему. В основе работы системы управления лежит метод получения, накопления и обработки данных, известный под названием преобразований Радона. И эта сложная система получила название T-CUP.
«Мы знали о том, что при использовании только полосовой фемтосекундной камеры качество получаемых нами изображений будет весьма ограничено, — рассказывает ведущий исследователь Лихонг Ван. — Для улучшения качества работы системы мы добавили камеру, снимающую статическое изображение. Данные от этой камеры, объединенные с данными фемтосекундной камеры, пропущенные через сложнейшую математическую обработку, позволяют нам получить высококачественный видеоряд, снятый со скоростью в 10 триллионов кадров в секунду».
Новая камера T-CUP полностью подтвердила свои характеристики на первых же проведенных испытаниях, сняв процесс распространения импульса лазерного света. При этом камерой было сделано 25 снимков через интервал времени, равный 400 фемтосекундам. Одна фемтосекунда равна 10 в минус 15-й степени секунды. Анализируя полученные снимки, ученые получили возможность увидеть вживую изменения формы импульса, интенсивности и других его характеристик с большей временной разрешающей способностью, чем это было возможно ранее.
Ученые полагают, что новая камера позволит изучить более короткие события и явления, которые раньше ускользали от людей, вооруженных более медленными инструментами. А разработчики камеры T-CUP планируют продолжить работы по совершенствованию своего детища, что позволит им шагнуть гораздо дальше отметки в 10 триллионов кадров в секунду.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.