سریع‌ترین دوربین جهان ساخته شد

اخیرا مهندسان کانادایی سریع‌ترین دوربین جهان را ساخته‌اند که می‌تواند با سرعت خیره‌کننده ۱۵۶.۳ تریلیون فریم در ثانیه فیلم‌برداری کند.

به گزارش تکناک، بهترین دوربین‌های تصویربرداری آهسته(اسلوموشن) در تلفن‌های همراه، معمولاً با چند صد فریم در ثانیه کار می‌کنند. دوربین‌های سینمایی حرفه‌ای ممکن است از چند هزار دوربین برای دستیابی به جلوه‌ای بهتر استفاده کنند. اما اگر بخواهید ببینید در مقیاس نانو چه اتفاقی می‌افتد، باید سرعت کار تا میلیاردها یا حتی تریلیون‌ها فریم در ثانیه کاهش یابد.

حالا بر اساس گزارش‌ها، یک دوربین جدید می‌تواند رویدادهایی را که در قلمرو فمتوثانیه‌ها یعنی چهار میلیاردم ثانیه رخ می‌دهند، ثبت کند.

محققان این دوربین را بر اساس فناوری عکاسی فوق سریع فشرده  (CUP) ساخته‌اند که آن را در سال ۲۰۱۴ توسعه داده بودند و در آن زمان این فناوری قادر بود  ۱۰۰ میلیارد فریم در ثانیه را ثبت کند که این عدد در حال حاضر ناچیز به‌ نظر می‌رسد.

سپس در سال ۲۰۲۰، محققان با نسخه‌ای به نام عکاسی طیفی فوق سریع فشرده (CUSP) سرعت آن را به ۷۰ تریلیون فریم بر ثانیه رساندند.

اکنون محققان دوباره آن را بیش از دو برابر کرده‌اند و به ۱۵۶.۳ تریلیون فریم در ثانیه رسیده‌اند. سیستم دوربین جدید، فمتو عکسبرداری بلادرنگ با دیافراگم کدگذاری شده جابجا شده (SCARF) نامیده می‌شود که می‌تواند رویدادهایی را ثبت کند که خیلی سریع اتفاق می‌افتند و حتی نسخه‌های قبلی فناوری نمی‌توانند آن‌ها را ببینند. این رویدادها شامل چیزهایی مانند امواج ضربه‌ای است که در ماده یا سلول‌های زنده حرکت می‌کنند.

سیستم SCARF به‌ این صورت عمل می‌کند که ابتدا یک پالس فوق کوتاه، نور لیزر را شلیک می‌کند که از رویداد یا شیء مورد تصویر عبور می‌کند. اگر نور را به صورت رنگین کمان تصور کنید، طول موج‌های قرمز ابتدا رویداد را ثبت می‌کنند، سپس نارنجی، زرد، و از پایین طیف به بنفش می‌رسند. از آنجایی که رویداد بسیار سریع اتفاق می‌افتد، زمانی که هر رنگ متوالی به آن می‌رسد، متفاوت به نظر می‌رسد و به پالس اجازه می‌دهد تا همه چیز را در یک بازه زمانی بسیار کوتاه تغییر دهد.

سپس این پالس نوری از میان دسته‌ای از اجزایی عبور می‌کند که آن را فوکوس، منعکس و رمزگذاری می‌کنند تا در نهایت به سنسور دوربین برسد. سپس به داده‌هایی تبدیل می‌شود که می‌تواند توسط رایانه به تصویر نهایی بازسازی شود.

در حالی که بعید است بتوان درحال حاضر ویدئوهایی که توسط سیستم‌های SCARF گرفته شده است را تماشا کنیم، محققان می‌گویند ثبت پدیده‌های فوق سریع جدید می‌تواند به بهبود زمینه‌هایی مانند فیزیک، زیست‌شناسی، شیمی، علم مواد و مهندسی کمک کند.

این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است.