Най-общо казано, ако искате да заснемете резки изображения на луди бързи движения като молекулярни взаимодействия или водни капки, ще ви трябва супер скъпо оборудване. Изследователите са разработили система, изградена с помощта на проекторна технология, която може значително да намали разходите.
Изследователски екип, съставен от членове на канадския Institut National de la Recherche Scientifique (INRS), Concordia University и Meta Platforms, разработи нова камера, която е в състояние да заснеме събитие с една експозиция при 4,8 милиона кадъра в секунда с „времева разделителна способност от 0,37 µs и дълбочина на последователността от седем кадъра.”
Това дори не се доближава до постижението на Caltech преди няколко години, но технологията DRUM е изградена с помощта на готови компоненти и струва малка част от цената на наличните в търговската мрежа системи.
„Нашата камера използва напълно нов метод за постигане на високоскоростни изображения“, каза Jinyang Liang от INRS. „Има скорост на изображения и пространствена разделителна способност, подобни на търговските високоскоростни камери, но използва готови компоненти, които вероятно биха стрували по-малко от една десета от днешните ултра-бързи камери, които могат да започнат от близо 100 000 долара.“
Разработката се съсредоточава около нов метод за определяне на времето, наречен променяща се във времето оптична дифракция. В обикновена камера стробирането във формата на затвора контролира количеството светлина, което удря сензора. Time-gating включва бързо отваряне и затваряне на вратата няколко пъти, за да се заснеме кратко високоскоростно видео.
Лианг и екипът измислиха начин за времева врата с помощта на дифракция на светлината, която включваше “бърза промяна на ъгъла на наклона на периодични фасети върху дифракционна решетка”, за да се създадат редица реплики на падаща светлина, движеща се в различни посоки. Това ефективно отделя кадри в различни времеви точки, за да генерира много кратък ултрабърз филм с изтичане на времето.
„За щастие е възможно да се постигне този тип дифракционен гейт с преместване чрез използване на цифрово микроогледално устройство (DMD) – често срещан оптичен компонент в проекторите – по нетрадиционен начин“, каза Лианг. „DMD се произвеждат масово и не изискват механично движение за създаване на дифракционния гейт, което прави системата рентабилна и стабилна.“
Дифракционно затворената камера за ултрависокоскоростно картографиране в реално време (DRUM) е в състояние да заснеме седем кадъра за всеки от тези филми. Мултидисциплинарният екип на проекта тества апарата, като записа лазер, взаимодействащ с дестилирана вода, което „показа еволюцията на плазмен канал и развитието на балон в отговор на импулсен лазер“.
Динамиката на мехурчетата на газирана напитка и взаимодействията между клетъчна проба от лук и ултра-къс лазерен импулс също бяха уловени от камерата DRUM. Работата за по-нататъшно усъвършенстване на технологията продължава, но изследователите виждат потенциални приложения в биомедицината и LiDAR системите за автономен транспорт.
Доклад за проекта е публикуван в списанието Оптика.
източник: Оптика
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
