세계에서 가장 빠른 카메라

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캐나다 INRS Énergie Matériaux 통신 연구 센터의 엔지니어들이 초당 156조 3,000억 프레임(fps)으로 촬영할 수 있는 세계에서 가장 빠른 카메라를 개발했습니다.

세계에서 가장 빠른 카메라 시스템 SCARF 시뮬레이션. 사진: INRS — 세계에서 가장 빠른 카메라 시스템 SCARF 시뮬레이션. 사진: *INRS*

휴대폰에 탑재된 고성능 슬로우모션 카메라는 일반적으로 초당 수백 프레임으로 작동합니다. 전문가용 비디오 카메라는 더욱 부드러운 효과를 위해 초당 수천 프레임으로 촬영할 수 있습니다. 하지만 연구자들이 나노 스케일에서 일어나는 현상을 관찰하려면 초당 수십억 또는 수조 프레임의 속도가 필요합니다. New Atlas에 따르면 INRS 팀의 새로운 카메라는 수 펨토초(펨토초는 10억 분의 1초) 동안 발생하는 현상을 포착할 수 있습니다.

연구팀은 2014년에 개발한 압축 초고속 사진(CUP)이라는 기술을 기반으로 1,000억 fps를 촬영할 수 있는 기술을 개발했습니다. 다음 단계는 T-CUP로, T는 "초당 조 단위 프레임(trillion frames per second)"을 의미합니다. 이름에서 알 수 있듯이 T-CUP는 최대 10조 fps까지 촬영할 수 있습니다. 2020년에는 압축 초고속 스펙트럼 이미징(CUSP)이라는 버전을 통해 이 수치를 70조 fps로 늘렸습니다.

이제 그들은 그 속도를 초당 156조 3천억 프레임으로 두 배나 높였습니다. "스캐닝-개구-코딩 실시간 펨토초"(SCARF)라고 불리는 이 새로운 카메라 시스템은 이전 버전의 기술로는 관측하기에는 너무 빠르게 발생하는 현상, 예를 들어 물질이나 살아있는 세포를 통과하는 충격파와 같은 현상을 포착할 수 있습니다.

SCARF는 초단파 레이저 펄스를 발사하여 촬영 대상이나 물체를 통과시키는 원리로 작동합니다. 무지개를 촬영하는 경우, 빨간색 파장이 먼저 해당 현상을 기록하고, 그다음 주황색, 노란색, 마지막으로 보라색 순서로 기록합니다. 이러한 현상은 매우 빠르게 발생하기 때문에 각 색상이 통과할 때마다 다르게 나타나 레이저 펄스가 매우 짧은 시간 안에 모든 변화를 기록할 수 있습니다. 펄스는 초점, 반사, 회절, 인코딩 과정을 거치는 일련의 구성 요소를 거쳐 전하 결합 소자(CCD) 카메라 센서에 도달합니다. 센서는 펄스를 컴퓨터가 최종 이미지로 재구성할 수 있는 데이터로 변환합니다.

연구진에 따르면, 이 카메라 시스템은 지리학, 생물학, 화학, 재료 과학 , 공학 등의 분야를 발전시키는 데 도움이 될 것입니다. 연구팀은 Nature Communications 저널에 게재된 논문에서 이 장치에 대한 자세한 내용을 밝혔습니다.

안캉 ( New Atlas 에 따르면)

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