Skapade en supersnabb kamera för att fånga osynliga föremål

Skapade en supersnabb kamera för att fånga osynliga föremål
Skapade en supersnabb kamera för att fånga osynliga föremål
Anonim

Amerikanska forskare har förbättrat världens snabbaste kamera för att fånga transparenta objekt och osynliga processer som chockvågor eller laserpulser. Beskrivningen finns i tidskriften Science Advances.

För drygt ett år sedan utvecklade en professor vid California Institute of Technology Lihong Wang (Lihong Wang) världens snabbaste kamera - en enhet som kan ta 10 biljoner bilder per sekund. Det är så snabbt att det till och med kan visa ljusets rörelse i slowmotion. Men den här enheten var inte lämplig för att fånga transparenta objekt eller processer som förekommer i transparenta miljöer.

Nu har Lihong Wang och hans kollegor presenterat en ny utveckling som kombinerar en ultrasnabb kamera som kan producera en biljon bilder per sekund och ett faskontrastmikroskop. Enheten tar ultrasnabba bilder av transparenta objekt och till och med osynliga fenomen som chockvågor eller laserpulser.

Faskontrastmikroskopi utvecklades för nästan 100 år sedan av den nederländska fysikern Fritz Zernike för att möjliggöra visualisering av transparenta objekt, till exempel celler, som mestadels är vatten. Metoden bygger på det faktum att ljusvågor saktas ner eller accelereras när de passerar genom olika material. Till exempel, om en ljusstråle passerar genom en glasbit, saktar den ner när den kommer in i glaset och accelererar sedan igen när den lämnar. Dessa hastighetsförändringar återspeglas i vågornas restid. Med vissa optiska tekniker kan ljus som har passerat genom glas skiljas från ljus som inte har passerat genom det, och glaset blir synligt för instrument.

"Vi har anpassat standardfaskontrastmikroskopi för att ge mycket snabb avbildning som gör att vi kan visa ultrasnabba fenomen i transparenta material", säger Lihun Wang i ett pressmeddelande från institutet.

Ultrasnabb återgivning uppnås genom Wangs komprimerade, supersnabba, förlustfria LLE-CUP-kodningsteknik. Till skillnad från de flesta andra supersnabba videotekniker, som tar en serie bilder i följd, tar LLE-CUP-systemet ett enda skott och fångar all rörelse från början till slut.

Wang kallade den nya tekniken för faskänslig komprimerad ultrasnabb fotografering. För att visa enhetens funktioner filmade forskare utbredningen av en chockvåg i ett vattenhaltigt medium och en laserpuls i ett kristallint material.

Enligt forskaren är tekniken fortfarande i ett tidigt utvecklingsstadium, men med tiden kommer den att kunna hitta tillämpningar inom många områden inom fysik, kemi och biologi. Med viss förfining kommer det att vara möjligt att spela in på video även hur signalen passerar genom neuronerna. Små förlängningar av nervfibrer som uppstår under signalens passage gör att du kan se interaktionen i nätverket av neuroner.

"Vi hoppas kunna se en liten expansion av nervfibrer när signaler passerar genom neuroner. Och i det neurala nätverket kan vi kanske se deras koppling i realtid", säger forskaren. Dessutom sa han, eftersom temperaturen är känd för att förändra faskontrast, "kan systemet" skildra hur en flamfront förökar sig i en förbränningskammare."

Rekommenderad: