Eine neue 10 Billion Frame pro Sekunde Superkamera kann Zeit einfrieren

Forscher des Instituts National de la Reserche Scientifique in Frankreich haben eine neue Art von Kamera entwickelt, die T-CUP, mit der sie Bilder mit 10 Billionen Bildern pro Sekunde aufnehmen können. Schnell genug, um Phänomene wie Licht in Zeitlupe zu betrachten.

Das ist schon schnell genug, um einen Weltrekord aufzustellen, aber laut einer Aussage der Autoren haben sie bereits Möglichkeiten identifiziert, den Prozess noch weiter zu beschleunigen, auf eine Billiarde Bilder pro Sekunde. Ihr Ziel ist es, eine neue Generation von Mikroskopen und anderen Abbildungstechnologien zu ermöglichen, mit denen die Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie besser analysiert werden können. Ihre Ergebnisse wurden in der neuesten Ausgabe von veröffentlicht Licht: Wissenschaft & Anwendungen.

Für den Bau ihrer Kamera haben die Forscher eine Technik entwickelt, die als komprimierte ultraschnelle Fotografie (CUP) bekannt ist und Bilder mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 Milliarden Bildern pro Sekunde aufnehmen kann. Ihr neues Verfahren kombiniert eine so genannte Streak-Kamera mit einer zweiten statischen Kamera, um die Bildqualität zu verbessern. Die beiden Bilder wurden dann durch einen Prozess namens Radon-Transformation zusammengeführt, erklärte Caltech-Professor Lihong Wang in einer Erklärung.

"Wir wussten, dass durch die Verwendung einer Femtosekunden-Streak-Kamera die Bildqualität begrenzt ist", sagt sie. „Um dies zu verbessern, haben wir eine weitere Kamera hinzugefügt, die ein statisches Bild erfasst. In Kombination mit dem von der Femtosekunden-Streak-Kamera aufgenommenen Bild können wir die so genannte Radon-Transformation verwenden, um qualitativ hochwertige Bilder zu erhalten, während zehn Billionen Frames pro Sekunde aufgenommen werden. “

Was wir von Superschnellen Kameras lernen

Professor Yinyang Liang, ein Kollege von Professor Yang, entwickelte im letzten Jahr eine ähnliche Art von Superkamera unter Verwendung einer Technik, die als "verlustfreie Kodierung komprimierter ultraschneller Fotografie" (LLE-CUP) bezeichnet wurde und Bilder mit einer Rate von etwa 100 Milliarden Bildern pro Bild aufnehmen konnte zweite. In diesem Fall bestand das Ziel darin, zu versuchen, Aufnahmen von Neuronen aufnehmen zu können, die im Gehirn schießen und dabei mit sprechen Inverse Im vergangenen November sagte Liang, die Kamera sei eigentlich zu schnell.

"Wir können die Daten jetzt erfassen, ohne dass Bewegungsunschärfe entsteht", sagte Liang damals. „Vielleicht müssen wir die Tiefenauflösung in Zukunft verbessern, und dann hat die Kamera das Potenzial für die medizinische 3D-Bildgebung. Das wäre in diesen Bereichen ein Quantensprung. “

Die Technologie entwickelt sich schnell (sorry). Der vorherige Weltrekord wurde von einem schwedischen Team gehalten, das 2017 bekannt gab, dass es eine Methode namens Frequency Recognition Algorithm für Multiple Exposures verwendet hatte, um ein Bild mit einer Rate von 5 Billionen Vollbildern pro Sekunde aufzunehmen.

Diese Forscher konzentrierten sich auf die Untersuchung von Verbrennungsreaktionen und hofften, dass ihre Technik dazu beitragen könnte, Motoren der nächsten Generation mit höherer Kraftstoffeffizienz einzuführen.