Інженери INRS Énergie Matériaux Télécommunications Research Center у Канаді розробили найшвидшу у світі камеру, яка може знімати зі швидкістю 156,3 трильйона кадрів на секунду (fps). Найкращі камери сповільненої зйомки в телефонах зазвичай працюють із кількома сотнями кадрів в секунду. Професійні кінематографічні камери можуть використовувати кілька тисяч для досягнення більш плавного ефекту. Але якщо ви хочете побачити, що відбувається на нанорозмірі, вам потрібно сповільнити процес до мільярдів або навіть трильйонів кадрів за секунду.
Повідомляється, що нова камера може фіксувати події, які відбуваються в області фемтосекунд – квадрильйонних часток секунди. Для довідки, за одну секунду їх приблизно стільки ж, скільки секунд за 32 мільйони років.
Дослідники спиралися на технологію, яку вони розробили ще у 2014 році, відому як стиснута надшвидка фотографія (CUP), яка могла знімати 100 мільярдів кадрів в секунду, які зараз здаються мізерними. Наступний етап отримав назву T-CUP, де буква T означає «трильйон кадрів за секунду», що, вірно кажучи, здатне досягати 10 трильйонів кадрів в секунду. А потім у 2020 році команда збільшила її до 70 трильйонів кадрів в секунду за допомогою версії, яка називається стиснутою надшвидкою спектральною фотографією (CUSP).
Тепер дослідники знову подвоїли його до приголомшливих 156,3 трильйона кадрів на секунду. Нова система камер називається «фемтофотографією в реальному часі з кодованою апертурою» (SCARF), яка може фіксувати події, які відбуваються занадто швидко, щоб навіть попередні версії технології могли побачити. Це включає такі речі, як ударні хвилі, що рухаються крізь матерію чи живі клітини.
SCARF працює, спочатку викидаючи «чірикаючий» ультракороткий імпульс лазерного світла, який проходить через подію або об’єкт, що відображається. Якщо ви уявляєте світло як веселку, червона довжина хвилі зафіксує подію першою, потім помаранчева, жовта та вниз по спектру до фіолетової. Оскільки подія відбувається дуже швидко, до того моменту, коли кожен наступний «колір» досягає його, він виглядає по-різному, дозволяючи імпульсу зафіксувати всі зміни протягом неймовірно короткого періоду часу.
Потім цей світловий імпульс проходить через низку компонентів, які фокусують, відбивають, дифрагують і кодують його, доки він нарешті не досягне датчика камери пристрою із зарядовим зв’язком (ПЗЗ). Потім це перетворюється на дані, які комп’ютер може реконструювати в кінцеве зображення.
Хоча малоймовірно, що ми, звичайні Джо, будемо дивитися високошвидкісні відео лопання повітряних куль, які були зняті системами SCARF, дослідники кажуть, що зйомка нових надшвидких явищ може допомогти покращити такі галузі, як фізика, біологія, хімія, матеріалознавство та інженерія.
