幾乎可讓時間“凝固”——

迄今最快照相機每秒可拍十萬億幀

速度高達(dá)萬億幀/秒的壓縮超快攝影系統(tǒng)。圖片來源：美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站

科技日報北京10月15日電 (記者劉霞)據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站近日報道，加拿大和美國研究人員開發(fā)出目前世界上最快的照相機“T-CUP”，其每秒能捕捉十萬億(1013)幀數(shù)據(jù)。這種新型相機幾乎可以讓時間“凝固”，有助于科學(xué)家觀察包括光在內(nèi)的各種現(xiàn)象，進一步揭示光和物質(zhì)之間相互作用的秘密。

近年來，非線性光學(xué)與成像領(lǐng)域的創(chuàng)新成果互相補充，開發(fā)出許多高效新方法，幫助科學(xué)家從微觀層面分析生物與物理學(xué)領(lǐng)域的動力學(xué)現(xiàn)象。但為了挖掘這些方法的潛力，還需在單次曝光過程中，以超短的時間分辨率，實時記錄圖像。

如果采用現(xiàn)有成像技術(shù)，用超短激光脈沖進行測量，必須重復(fù)多次，且現(xiàn)有方法僅適合某些惰性樣本，不適合那些更脆弱的樣本。盡管壓縮超快攝影(CUP)技術(shù)的處理速度接近一千億幀/秒，卻無法滿足集成飛秒激光器的具體要求。

有鑒于此，加拿大魁北克大學(xué)國立科學(xué)研究院的超短成像專家梁錦揚(音譯)和美國加州理工學(xué)院醫(yī)學(xué)與電子工程教授王立宏(音譯)領(lǐng)導(dǎo)的團隊，在飛秒條紋相機的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了這款新型T-CUP系統(tǒng)。

王立宏解釋：“只用飛秒條紋照相機，圖像質(zhì)量將受到限制，為改善這一點，我們增加了另一個相機來獲取靜態(tài)圖像。新相機與飛秒條紋相機采集的圖像結(jié)合，可獲取高質(zhì)量的圖像，同時每秒記錄十萬億幀數(shù)據(jù)。”

研究人員表示，T-CUP創(chuàng)造了實時成像速度的世界紀(jì)錄，可助力新一代顯微鏡用于生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)與其他領(lǐng)域。而且，這種照相機能以無與倫比的時間分辨率，分析光線與物質(zhì)之間的相互作用。

在“首秀”中，T-CUP在400飛秒的時間間隔內(nèi)，拍攝了25幀圖像，不僅記錄了這一過程，還詳細(xì)描述了光脈沖的形狀、強度和傾斜角度。

該研究負(fù)責(zé)人梁錦揚表示：“未來，我們有望將照相機的速度增至千萬億(1015)幀/秒，進一步揭示光和物質(zhì)之間的秘密。”