Оскільки крихітні частинки рухаються зі швидкістю світла, потрібна спеціальна камера для захоплення фотонів у дії, і міжнародна група дослідників щойно створила такий пристрій. Цей пристрій, що отримав назву найшвидшої УФ-камери в світі, здатний фіксувати надшвидкі події, що тривають всього лише пікосекунду - досить швидко, щоб побачити, як УФ-фотони літають по повітрю в реальному часі.
Пристрій створено Канадським Національним інститутом наукових досліджень (Національний дослідницький інститут) і має назву UV-CUP (стисла надшвидка фотографія).
CUP - це нова технологія візуалізації, яка використовувалася для захоплення надшвидких подій зі швидкістю, вимірюваною трильйонами кадрів на секунду, але досі вона обмежувалася видимими довжинами хвиль і довжинами хвиль ближнього інфрачервоного діапазону.
«Багато явищ, які відбуваються в дуже коротких часових масштабах, також мають місце в дуже маленьких просторових масштабах», - говорить Цзіньян Лян, який очолював дослідження.
"Щоб побачити їх, потрібно вловити більш короткі хвилі. Виконання цього в СФ або навіть рентгенівському діапазонах - чудовий крок до цієї мети ".
Щоб домогтися цього, вченим спочатку довелося розробити спеціальний фотокатод і інтегрувати його в так звану смугову камеру - пристрій, розроблений спеціально для вимірювання надшвидких оптичних явищ.
Дослідникам також необхідно було розробити новий алгоритм для вилучення даних і побудови з них зображення.
«Нам потрібно два кроки, щоб керувати цією камерою», - пояснюють фахівці.
"По-перше, інформація про перехідну подію стискається в моментальний знімок при зборі даних. Таким чином, отриманий моментальний знімок схожий на фотографію, зроблену звичайною камерою... по-друге, цей моментальний знімок передається в алгоритм реконструкції для отримання фільму.
Цей фільм з тривалістю від пікосекунди до наносекунди можна побачити нижче.
А ось інший вид, що показує два фемтосекундних УФ-імпульсу, що потрапляють в камеру в різний час.
Ці візуальні ефекти СФ-імпульсів, що показують рух фотонів у реальному часі, були отримані за допомогою компактного пристрою зі швидкістю обробки зображень 0,5 трильйона кадрів на секунду.
Інженери сподіваються поліпшити свою камеру UV-CUP, досліджуючи альтернативні матеріали для фотокатода, ефективність якого в даний час обмежена. Ще одна мета - підвищення швидкості алгоритму і побудови зображень за допомогою ШІ.
UV-CUP зараз відправляється в дослідницьку лабораторію у Франції, де вона буде використовуватися для реєстрації різних фізичних явищ.
Це може включати генерацію лазерної плазми і УФ-флуоресценцію, що може допомогти поліпшити методи медичної візуалізації, що використовуються для діагностики захворювань.
Стаття з описом дослідження була опублікована в журналі Laser & Photonics Reviews.
