Création d'une caméra ultra-rapide pour capturer des objets invisibles

Création d'une caméra ultra-rapide pour capturer des objets invisibles
Création d'une caméra ultra-rapide pour capturer des objets invisibles
Anonim

Des scientifiques américains ont amélioré la caméra la plus rapide du monde afin de capturer des objets transparents et des processus invisibles tels que les ondes de choc ou les impulsions laser. La description est dans la revue Science Advances.

Il y a un peu plus d'un an, un professeur du California Institute of Technology Lihong Wang (Lihong Wang) a développé l'appareil photo le plus rapide du monde - un appareil capable de prendre 10 000 milliards de photos par seconde. C'est si rapide qu'il peut même montrer le mouvement de la lumière au ralenti. Mais cet appareil n'était pas adapté pour capturer des objets transparents ou des processus se produisant dans des environnements transparents.

Lihong Wang et ses collègues ont maintenant dévoilé un nouveau développement qui combine une caméra ultra-rapide capable de produire un billion d'images par seconde et un microscope à contraste de phase. L'appareil capture des images ultra-rapides d'objets transparents et même de phénomènes invisibles tels que des ondes de choc ou des impulsions laser.

La microscopie à contraste de phase a été développée il y a près de 100 ans par le physicien néerlandais Fritz Zernike pour permettre la visualisation d'objets transparents, tels que des cellules, qui sont principalement de l'eau. La méthode est basée sur le fait que les ondes lumineuses sont ralenties ou accélérées lorsqu'elles traversent divers matériaux. Par exemple, si un rayon lumineux traverse un morceau de verre, il ralentit en entrant dans le verre, puis accélère de nouveau en sortant. Ces changements de vitesse se reflètent dans le temps de parcours des vagues. Avec certaines techniques optiques, la lumière qui a traversé le verre peut être distinguée de la lumière qui ne l'a pas traversé, et le verre devient visible pour les instruments.

"Nous avons adapté la microscopie à contraste de phase standard pour fournir une imagerie très rapide qui nous permet d'afficher des phénomènes ultra-rapides dans des matériaux transparents", a déclaré Lihun Wang dans un communiqué de presse de l'institut.

Le rendu ultra-rapide est obtenu grâce à la technologie d'encodage LLE-CUP compressée, ultra-rapide et sans perte de Wang. Contrairement à la plupart des autres technologies vidéo ultra-rapides, qui prennent une série d'images de manière séquentielle, le système LLE-CUP prend une seule photo, capturant tous les mouvements du début à la fin.

Wang a appelé la nouvelle technologie de photographie ultrarapide compressée sensible à la phase. Pour montrer les capacités de l'appareil, les scientifiques ont filmé la propagation d'une onde de choc dans un milieu aqueux et d'une impulsion laser dans un matériau cristallin.

Selon le chercheur, la technologie est encore à un stade précoce de développement, mais avec le temps, elle pourra trouver des applications dans de nombreux domaines de la physique, de la chimie et de la biologie. Avec un peu de raffinement, il sera possible d'enregistrer sur vidéo même comment le signal traverse les neurones. Les petites extensions des fibres nerveuses qui se produisent lors du passage des signaux vous permettront de voir l'interaction dans le réseau de neurones.

"Nous espérons voir une légère expansion des fibres nerveuses à mesure que les signaux traversent les neurones. Et dans le réseau de neurones, nous pourrons peut-être voir leur connexion en temps réel", explique le scientifique. De plus, a-t-il dit, puisque la température est connue pour changer le contraste de phase, le système "est capable de décrire comment un front de flamme se propage dans une chambre de combustion".

Conseillé: