KanadaIngenieure des INRS Énergie Matériaux Telecommunications Research Center haben die schnellste Kamera der Welt entwickelt, die mit 156,3 Billionen Bildern pro Sekunde (fps) aufnehmen kann.
Simulieren Sie das schnellste Kamerasystem der Welt SCARF. Bild: INRS
Die besten Zeitlupenkameras auf Mobiltelefonen arbeiten normalerweise mit einigen hundert Bildern pro Sekunde. Professionelle Videokameras können Geschwindigkeiten von mehreren tausend Bildern pro Sekunde nutzen, um flüssigere Effekte zu erzielen. Doch wenn sie beobachten wollen, was im Nanobereich passiert, benötigen Forscher Verschlusszeiten von Milliarden oder sogar Billionen Bildern pro Sekunde. Die neue Kamera des Ingenieurteams am INRS kann Ereignisse erfassen, die in wenigen Femtosekunden (eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer Milliardstelsekunde) auftreten Neuer Atlas.
Das Forschungsteam verließ sich auf die 2014 entwickelte Technologie namens CUP (Compressed Ultrafast Photography), die 100 Milliarden Bilder pro Sekunde erfassen kann. Die nächste Stufe heißt T-CUP, wobei T für „Billionen Bilder pro Sekunde“ steht. Wie der Name schon sagt, kann T-CUP bis zu 10 Billionen fps erfassen. Im Jahr 2020 erhöhten Forscher sie mit einer Version namens Ultrafast Spectral Compression (CUSP) auf 70 Billionen fps.
Jetzt haben sie die Geschwindigkeit auf 156,3 Billionen fps verdoppelt. Das neue Kamerasystem mit der Bezeichnung „Scanning Coded Aperture Real-Time Femto Imaging“ (SCARF) kann Ereignisse erfassen, die zu schnell ablaufen, als dass frühere Versionen der Technologie sie beobachten könnten, beispielsweise Stoßwellen, die durch lebende Materie oder Zellen übertragen werden.
Bei SCARF wird ein ultrakurzer Laserlichtimpuls abgefeuert, der das zu fotografierende Ereignis oder Objekt durchdringt. Wenn Sie Licht wie einen Regenbogen fotografieren, wird das Ereignis zuerst mit der roten Wellenlänge aufgezeichnet, gefolgt von Orange, Gelb und schließlich Lila. Da das Ereignis so schnell abläuft und jede Farbe nacheinander durchläuft, erscheint das Bild anders, sodass der Laserlichtimpuls die gesamte Änderung in extrem kurzer Zeit aufzeichnen kann. Dieser Lichtimpuls durchläuft dann eine Reihe von Komponenten, die ihn fokussieren, reflektieren, beugen und kodieren, bis er den Sensor einer CCD-Kamera (Charge Coupled Device) erreicht, wo er in Daten umgewandelt wird, die ein Computer rekonstruieren kann endgültiges Bild.
Nach Angaben des Forschungsteams wird ihr Kamerasystem dazu beitragen, Bereiche wie Geographie, Biologie, Chemie, Materialwissenschaften und Ingenieurwesen zu verbessern. Sie beschreiben das Gerät ausführlich in einem Artikel, der in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde.
Ein Khang (Entsprechend Neuer Atlas)
