سریعترین دوربین جهان با قدرت ثبت 156,000,000,000,000 عکس در ثانیه

تینا مزدکی: دانشمندان دوربین جدیدی ساخته اند که از یک تکنیک نوری جدید استفاده می کند که از لیزرهای فوق سریع استفاده می کند. این فناوری به دانشمندان این امکان را می دهد که رویدادهایی را که در فمتوثانیه اتفاق می افتد ثبت کنند. بنابراین، این فناوری می‌تواند بر حوزه‌های مختلف تحقیق و توسعه، از ایجاد فناوری‌های جدید حافظه رایانه‌ای گرفته تا درمان‌های پزشکی اولتراسوند، تأثیر بگذارد.

این دوربین امکان دیدن وقایعی را فراهم می کند که تا به حال دیدن آنها غیرممکن بود. در واقع، چالش اصلی هنگام تصویربرداری از پدیده‌های فوق سریع این است که حتی سریع‌ترین حسگرهای دوربین فقط می‌توانند با چند صد میلیون فریم در ثانیه ضبط کنند. اما بسیاری از رویدادها در طبیعت در مقیاس های زمانی پنج یا شش برابر سریعتر از این اتفاق می افتند.

آنچه هنگام ثبت این رویدادهای سریع اتفاق می افتد این است که یک پالس لیزر به سمت آنها شلیک می شود و سپس میزان بازتاب یا جذب نور اندازه گیری می شود. این کار بارها تکرار می شود و هر بار یک پنجره زمانی متفاوت را در فاصله چند فمتوثانیه هدف قرار می دهد (هر ثانیه شامل توان 10 تا 15 فمتوثانیه یا یک میلیون میلیارد فمتوثانیه است). با این حال، این رویکرد فقط برای نمونه های ثابت یا رویدادهای دقیقاً قابل تکرار کار می کند.

سنسورهای نوری ویژه به سرعت 10 تریلیون فریم در ثانیه دست یافتند که برای پدیده های بسیار سریع کافی بود. نبود. در سال 2020، رویکردی به نام «تصویربرداری فوق سریع فشرده» به سرعت 70 تریلیون فریم در ثانیه رسید و اکنون محققان این رکورد سرعت را با رویکردی به نام «فمتو تصویربرداری دیافراگم کدگذاری شده در زمان واقعی» (SCARF) آزمایش کرده‌اند. بیش از دو برابر سریعتر از قبل بود.

رویکرد جدید بر یک منبع نور خاص متکی است. در این لیزرها طول موج نور به گونه ای کشیده می شود که نور با رنگ های مختلف در زمان های مختلف فعال می شود. این بدان معناست که وقتی یک پالس از این لیزر به یک جسم شلیک می شود، هر طول موج اطلاعاتی را در مقاطع مختلف زمانی دریافت می کند و سپس نور از شبکه ای عبور می کند که طول موج ها را به سمت بالا شکافته و به جهات مختلف می فرستد. سپس از مکانی عبور می کنند که شبیه یک کد QR است.

این الگوی متمایز در هر طول موج به عنوان یک “بارکد” عمل می کند که آنها را در طول پردازش متمایز می کند. سپس توری دیگری تمام طول موج ها را در یک پرتو واحد ترکیب می کند که به سنسور تصویر برخورد می کند. نرم افزار طراحی شده ویژه از بارکد استفاده می کند تا بفهمد کدام قسمت از سیگنال از کدام طول موج می آید و در نتیجه هر کدام مربوط به زمان های متفاوتی است.

کل این فرآیند امکان تقسیم عکس فوری به فریم های متعدد برای ایجاد یک فیلم کوتاه را فراهم می کند. در حال حاضر این روش فقط می‌تواند فیلم‌هایی با طول 132 فریم (حداکثر 850 فمتوثانیه) را پردازش کند، اما محققان نشان داده‌اند که این روش می‌تواند رویدادهای جالبی را ثبت کند. آنها در مقاله خود از این دوربین برای ضبط فوتون های نیمه هادی که از پالس لیزر جذب می شوند و همچنین لیزری که برای مغناطیس کردن یک فیلم آلیاژ استفاده می شود استفاده کردند.

به گفته محققان، آزمایش دوم پیامدهای مهمی برای توسعه حافظه محاسباتی جدید مبتنی بر مغناطیس دارد و اساساً تعیین می کند که واقعاً چقدر می تواند داده ها را بنویسد یا بخواند. یکی یکی دیگر از کاربردهای امیدوارکننده، ثبت پاسخ سلول ها به امواج ضربه ای ناشی از دستگاه های اولتراسوند است که می تواند بر تجهیزات پزشکی تأثیر بگذارد.

منبع: علم زندگی

۵۸۳۲۳