Tudósok kifejlesztették a világ leggyorsabb kameráját, amely másodpercenként 156,3 billió képkockát készít

Kanadai kutatók nemrég egy olyan kamerarendszert dolgoztak ki, amely képes akár 156,3 billió – vagyis 156,3 ezer milliárd – fényképet készíteni másodpercenként. A berendezés olyan tudósok számára lehet igazán hasznos, akik rendkívül rövid ideig tartó eseményeket tanulmányoznak, amelyek lefolyása túl gyors ahhoz, hogy hagyományos technológiával felvételt lehessen készíteni róluk. A SCARF névre keresztelt fényképezőgép már alkalmas például olyan ultragyors események rögzítésére is, mint például a félvezetőkben megfigyelhető anyagváltozások, vagy a különféle mágneses mechanikán alapuló reakciók.

A SCARF egy teljesen új technológiát alkalmaz, így sokban különbözik a korábban kifejlesztett ultragyors kamerarendszerektől, amelyek egyenként rögzítettek képkockákat. A SCARF-ot fejlesztő kanadai székhelyű Institut National de la Recherche Scientifique csapata ehelyett egy úgynevezett passzív femtoszekundumos képalkotási eljárást alkalmazott, amely a másodperc milliomilliomod része alatt képes képet rögzíteni. Ez az eljárás magában foglalja azt a technológiát is, amely egyetlen másodperc alatt alkalmas arra, hogy a több millió képet tömörítse, hiszen ilyen képalkotási sebesség mellett a felvételek mentése is komoly kihívást jelent.

A SCARF úgy működik, hogy először egy ultrarövid lézerfényimpulzust bocsát ki, amely áthalad a lefényképezendő tárgyon. Ez a lézerfény a szivárvány teljes színskáláját magában foglalja. Mindegyik szín különböző hullámhosszúságú, és mindegyik más sebességgel is halad. Először a vörös tartományba eső hullámhosszúságú fény éri el a tárgyat, majd a narancssárga, a sárga, majd a spektrumban lefelé haladva végül az ibolya. Mivel mindez igen gyorsan – lényegében fénysebességgel – történik, rengeteg ilyen fényimpulzusból származó jelet lehet rögzíteni. Az adatokat ezután egy számítógépes algoritmus dolgozza fel, amely dekódolja a különböző hullámhosszúságú fények által megvilágított tárgyat, és teljes képet készít belőlük.

A kutatást Jinyang Liang professzor vezette, aki az ultragyors képalkotás egyik úttörője. Az ő munkatársa volt Miguel Marquez, aki posztdoktori ösztöndíjasként működött közre a szupergyors fényképezőgép fejlesztésében. A kutató úgy fogalmazott a technológia kapcsán, hogy a SCARF-nak – ahogy minden ultragyors fényképezőgépnek – meg kell birkóznia az adatminőség romlásával, amely a berendezések működési elvéből következik. A professzor ugyanakkor hozzátette, hogy a most kifejlesztett technológia már alkalmas olyan rövid idejű jelenségek tanulmányozására is, mint például az élő sejtek és a lökéshullámok kölcsönhatása, amelyeket a korábbi ultragyors kamerarendszerekkel még nem lehetett megfigyelni.

A fejlesztés így olyan új kutatási területeket is megnyithat, amelyek rendkívül gyorsan végbemenő jelenségeket vizsgálnak, amelyekről ugyan tudtak a tudósok, de nem tudták közvetlenül megfigyelni. A SCARF fényképezőgép technológiájáról szóló kutatás a Nature című tudományos folyóiratban jelent meg.