دانشمندان یک دوربین علمی بسیار سریع ساخته اند که تصاویر را با نرخ رمزگذاری 156.3 تراهرتز (THz) به پیکسل های جداگانه می گیرد – معادل 156.3 تریلیون فریم در ثانیه. این دوربین که SCARF (فمتوعکاسی بلادرنگ با دیافراگم کدگذاری شده) نامیده می‌شود، می‌تواند به پیشرفت‌هایی در زمینه‌های مطالعه رویدادهای کوچک منجر شود که برای گران‌ترین حسگرهای علمی امروزی خیلی سریع می‌آیند و می‌روند.
SCARF رویدادهای فوق سریع مانند جذب در یک نیمه هادی و مغناطیس زدایی یک آلیاژ فلز را با موفقیت ثبت کرده است. این تحقیق می‌تواند مرزهای جدیدی را در زمینه‌های متنوعی مانند مکانیک موج شوک یا توسعه پزشکی مؤثرتر باز کند.
سرپرست تیم تحقیقاتی پروفسور جین یانگ لیانگ از موسسه ملی پژوهش علمی کانادا (INRS) بود. او یک پیشگام شناخته شده جهانی در عکاسی فوق سریع است که بر اساس پیشرفت های خود از یک مطالعه جداگانه شش سال پیش است. تحقیق کنونی در منتشر شده است طبیعت، در یک بیانیه مطبوعاتی از INRS خلاصه شده و اولین بار توسط گزارش شده است ساینس دیلی.
پروفسور لیانگ و شرکت تحقیقات خود را به عنوان برداشت جدیدی از دوربین های فوق سریع طراحی کردند. به طور معمول، این سیستم‌ها از یک رویکرد متوالی استفاده می‌کنند: فریم‌ها را یکی یکی می‌گیرند و آن‌ها را در کنار هم می‌چینند تا اجسام در حال حرکت را مشاهده کنند. اما این رویکرد محدودیت هایی دارد. لیانگ می‌گوید: «برای مثال، پدیده‌هایی مانند فرسایش لیزر فمتوثانیه، برهم‌کنش موج شوک با سلول‌های زنده و آشوب نوری را نمی‌توان به این روش مطالعه کرد.
دوربین جدید بر اساس تحقیقات قبلی لیانگ برای تغییر منطق سنتی دوربین فوق سریع ساخته شده است. جولی رابرت، افسر ارتباطی INRS در بیانیه ای نوشت: “SCARF بر این چالش ها غلبه می کند.” روش تصویربرداری آن امکان جاروکردن فوق سریع یک دیافراگم رمزگذاری شده استاتیک را فراهم می کند در حالی که پدیده فوق سریع را برش نمی دهد. این نرخ رمزگذاری کامل توالی تا 156.3 هرتز را برای پیکسل‌های جداگانه در دوربینی با یک دستگاه شارژ (CCD) فراهم می‌کند. این نتایج را می توان در یک عکس در نرخ فریم قابل تنظیم و مقیاس های فضایی در هر دو حالت بازتاب و انتقال به دست آورد.
به عبارت بسیار ساده، این بدان معناست که دوربین از یک روش تصویربرداری محاسباتی برای گرفتن اطلاعات مکانی استفاده می کند و اجازه می دهد نور در زمان های کمی متفاوت به سنسور خود وارد شود. عدم نیاز به پردازش داده‌های مکانی در حال حاضر بخشی از چیزی است که دوربین را قادر می‌سازد تا پالس‌های لیزری بسیار سریع «چیپ‌چیک» را تا ۱۵۶.۳ تریلیون بار در ثانیه ثبت کند. سپس داده های خام تصاویر را می توان توسط یک الگوریتم کامپیوتری پردازش کرد که ورودی های گام به گام را رمزگشایی می کند و هر یک از تریلیون ها فریم را به یک تصویر کامل تبدیل می کند.
به‌طور قابل‌توجهی، همانطور که مقاله توضیح می‌دهد، این کار را «با استفاده از اجزای نوری خارج از قفسه و غیرفعال» انجام داد. این تیم SCARF را کم هزینه با مصرف انرژی کم و کیفیت اندازه گیری بالا در مقایسه با تکنیک های موجود توصیف می کند.
اگرچه SCARF بیشتر بر روی تحقیقات متمرکز است تا مصرف کنندگان، این تیم در حال حاضر با دو شرکت Axis Photonique و Few-Cycle برای توسعه نسخه های تجاری، احتمالاً برای همتایان در سایر موسسات آموزش عالی یا علمی کار می کند.
برای توضیح فنی بیشتر در مورد دوربین و کاربردهای بالقوه آن، می توانید مقاله کامل را در اینجا مشاهده کنید طبیعت.
