Camera nhanh nhất thế giới: chụp 10 nghìn tỷ khung hình mỗi giây

2.030

Một máy ảnh mới mà theo nghĩa đen có thể "đóng băng thời gian" để nhìn thấy các hiện tượng và thậm chí ánh sáng với chuyển động cực kỳ chậm.

Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu khoa học quốc gia (INRS - Pháp) và Viện công nghệ Californa (Caltech - Mỹ) đã giới thiệu T-CUP - camera nhanh nhất thế giới, có khả năng chụp 10 nghìn tỷ khung hình mỗi giây.

Ánh sáng do camera T-CUP chụp.

Thực tế, camera này nhanh đến
Nguyên tắc hoạt động của camera T-CUP.

Thực tế, camera này nhanh đến mức có thể làm đóng băng thời gian. Chiếc camera mang tính chất cách mạng được các nhà khoa học chế tạo bằng công nghệ nhiếp ảnh nén cực nhanh (CUP).

Hệ thống CUP.

Thông thường, T-CUP chia hình ảnh laser bằng hai thiết bị: máy ghi lại sự chuyển động (motion recorder) và máy ảnh thực hiện phơi sáng khung cảnh một lần. Chiếc camera quay phim ghi lại cảnh của những gì thiết bị có thể nhìn thấy. Còn camera chụp ảnh tĩnh tạo ra một bức ảnh duy nhất ghi lại toàn bộ chuyển động của tia laser.

Quá trình này đã được ghi lại trong 25 khung hình được thực hiện trong các lần ngắt quãng khoảng 400 femto giây (1/1 triệu tỉ giây) và nó cũng mô tả chi tiết về hình dạng, cường độ và góc nghiêng của xung ánh sáng.

Sau đó, một máy tính sẽ kết hợp dữ liệu từ hai camera, sử dụng hình ảnh bị nhòe từ camera tĩnh để điền vào các khoảng trống trong phim. Kết quả là một video 450 x 150 pixel kéo dài cho 350 khung hình.

Quay chậm ánh sáng di chuyển.

"Chúng tôi biết rằng nếu chỉ dùng một máy ảnh femto giây để chụp thì hình ảnh sẽ bị hạn chế, do đó chúng tôi ghép thêm một máy chụp ảnh tĩnh. Kết hợp với hình ảnh thu được từ máy ảnh femto giây, chúng tôi dùng công thức biến đổi Radon để thu được hình ảnh chất lượng cao trong khi ghi lại mười nghìn tỷ khung hình mỗi giây", Lihong Wang, Giám đốc Phòng Thí nghiệm Hình ảnh Quang học của Caltech giải thích.

Hình ảnh thời gian thực về sự tập trung tạm thời của xung laser femtosecond ở tốc độ 2,5 Tfps.

Laser femtosecond là một loại laser cực nhanh tạo ra số lượng vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu bằng cách có thời gian phát xung dưới mức picosecond (1/1000 tỷ giây), giúp cho công nghệ này trở nên lý tưởng cho micromachining, chế tạo thiết bị y tế, nghiên cứu khoa học, phẫu thuật mắt và sinh học.

Nhóm nghiên cứu cho biết đã nhìn thấy tiềm năng có thể tăng tốc độ lên 1 triệu tỷ tỷ (quandrillion) khung hình/giây. Tốc độ như thế chắc chắn sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về những bí mật chưa thể phát hiện được về sự tương tác giữa ánh sáng và vật chất.