Je to zhruba rok, co Lihong Wang z Caltechu vyvinul nejrychlejší kameru světa, která pořizuje 10 bilionů snímků za sekundu. Je tak rychlá, že může zachytit světlo při zpomaleném pohybu. Jak se ale říká, rychlost není všechno. Ani rekordně rychlá kamera nemůže zachytit objekty nebo jevy, které „nevidí“.
Wang a jeho kolegové nedávno vyvinuli novou pikosekundovou kameru, která je sice desetkrát pomalejší, ale zase dokáže snímat průhledné záležitosti. Jejich výzkum publikoval časopis Science Advances. Zmíněné zařízení využívá novou technologii ultrarychlé fotografie s fázovým kontrastem pCUP (phase-sensitive compressed ultrafast photography). Díky tomu může snímat nejen průhledné objekty, ale také obtížně postižitelné jevy, jako jsou rázové vlny a dokonce i elektrické signály, které putují nervovou soustavou.
Nová pikosekundová kamera v sobě spojuje rekordní ultrarychlou kameru Wangova týmu se starší technologii mikroskopie s fázovým kontrastem. Tato metoda byla vyvinutá právě kvůli lepšímu zobrazování objektů, které jsou z velké části průhledné, jako jsou třeba buňky, tvořené převážně vodou. Mikroskopii s fázovým kontrastem vymyslel nizozemský fyzik Frits Zernike před téměř 100 lety. Využil přitom optické triky související s tím, že světlo prochází různými materiály různou rychlostí. Díky tomu je možné zviditelnit průhledné objekty a jevy.
Ultrarychlou komponentu nové pikosekundové kamery představuje technologie LLE-CUP (lossless encoding compressed ultrafast technology). Na rozdíl od většiny ostatních technologií ultrarychlého zobrazování videa postupuje tak, že namísto sérií dílčích snímků pořizuje vždy jediný snímek, který zachytí veškerý pohyb, k němuž dojde během pořizování tohoto snímku.
Wangův tým vyzkoušel zobrazování s novou pikosekundovou kamerou a technologií pCUP na zobrazení šíření rázové vlny vodou a na zobrazení laserového paprsku, který prolétá kouskem krystalického materiálu. Wang upozorňuje, že jejich technologie je stále ještě na počátku vývoje. Přesto je prý ale velmi slibná pro uplatnění v celé řadě odvětví, včetně fyziky, biologie nebo chemie.
Video: World's Deepest-Penetration and Fastest Optical Cameras - Lihong Wang
Literatura
Caltech 17. 1. 2020, Science Advances 6: eaay6200.