Loonud ülikiire kaamera nähtamatute objektide jäädvustamiseks

Loonud ülikiire kaamera nähtamatute objektide jäädvustamiseks
Loonud ülikiire kaamera nähtamatute objektide jäädvustamiseks
Anonim

Ameerika teadlased on täiustanud maailma kiireimat kaamerat, et jäädvustada läbipaistvaid objekte ja nähtamatuid protsesse, nagu lööklained või laserimpulsid. Kirjeldus on ajakirjas Science Advances.

Veidi rohkem kui aasta tagasi töötas California tehnoloogiainstituudi Lihong Wangi (Lihong Wang) professor välja maailma kiireima kaamera - seadme, mis suudab teha 10 triljonit pilti sekundis. See on nii kiire, et suudab isegi aeglaselt kuvada valguse liikumist. Kuid see seade ei sobinud läbipaistvate objektide või läbipaistvas keskkonnas toimuvate protsesside jäädvustamiseks.

Nüüd on Lihong Wang ja tema kolleegid avalikustanud uue arenduse, mis ühendab ülikiire kaamera, mis suudab toota ühe triljoni pildi sekundis, ja faasikontrastmikroskoobi. Seade jäädvustab ülikiireid pilte läbipaistvatest objektidest ja isegi nähtamatutest nähtustest nagu lööklained või laserimpulsid.

Faasikontrastmikroskoopia töötas ligi 100 aastat tagasi välja Hollandi füüsik Fritz Zernike, et võimaldada visualiseerida läbipaistvaid objekte, näiteks rakke, mis on enamasti vesi. Meetod põhineb asjaolul, et erinevate materjalide läbimisel aeglustatakse või kiirendatakse valguslaineid. Näiteks kui valguskiir läbib klaasitüki, aeglustub see klaasi sisenedes ja seejärel kiireneb väljudes uuesti. Need kiiruse muutused kajastuvad lainete liikumises. Mõne optilise tehnika abil saab klaasi läbinud valgust eristada valgust, mis pole seda läbinud, ning klaas muutub instrumentidele nähtavaks.

"Oleme kohandanud standardset faasikontrastmikroskoopiat, et pakkuda väga kiiret pildistamist, mis võimaldab meil näidata ülikiireid nähtusi läbipaistvates materjalides," ütles Lihun Wang instituudi pressiteates.

Ülikiire renderdamine saavutatakse Wangi kokkusurutud ülikiire ja kadudeta LLE-CUP kodeerimistehnoloogia abil. Erinevalt enamikust teistest ülikiiretest videotehnoloogiatest, mis võtavad järjestikku pildiseeriaid, teeb LLE-CUP süsteem ühe võtte, jäädvustades kogu liikumise algusest lõpuni.

Wang nimetas uut tehnoloogiat faasitundlikuks pakitud ülikiireks fotograafiaks. Seadme võimete näitamiseks filmisid teadlased lööklaine levikut vesikeskkonnas ja laserimpulssi kristalses materjalis.

Teadlase sõnul on tehnoloogia alles arengujärgus, kuid aja jooksul suudab see leida rakendusi paljudes füüsika, keemia ja bioloogia valdkondades. Mõnevõrra täpsustades on võimalik videole salvestada isegi seda, kuidas signaal neuroneid läbib. Signaalide läbimise ajal tekkivad väikesed närvikiudude pikendused võimaldavad teil näha neuronite võrgustiku koostoimet.

"Loodame närvikiudude kerget laienemist, kui signaalid läbivad neuroneid. Ja närvivõrgus võime näha nende seost reaalajas," ütleb teadlane. Lisaks ütles ta, et kuna temperatuur teadaolevalt muudab faasikontrasti, on süsteem "võimeline kujutama, kuidas leegi esikülg levib põlemiskambris".

Soovitan: