Creata una fotocamera super veloce per catturare oggetti invisibili

Creata una fotocamera super veloce per catturare oggetti invisibili
Creata una fotocamera super veloce per catturare oggetti invisibili
Anonim

Gli scienziati americani hanno migliorato la fotocamera più veloce del mondo per catturare oggetti trasparenti e processi invisibili come onde d'urto o impulsi laser. La descrizione è sulla rivista Science Advances.

Poco più di un anno fa, un professore del California Institute of Technology Lihong Wang (Lihong Wang) ha sviluppato la fotocamera più veloce del mondo, un dispositivo in grado di scattare 10 trilioni di foto al secondo. È così veloce che può persino mostrare il movimento della luce al rallentatore. Ma questo dispositivo non era adatto per catturare oggetti trasparenti o processi che si verificano in ambienti trasparenti.

Ora Lihong Wang e i suoi colleghi hanno svelato un nuovo sviluppo che combina una fotocamera ultraveloce in grado di produrre un trilione di immagini al secondo e un microscopio a contrasto di fase. Il dispositivo acquisisce immagini ultraveloci di oggetti trasparenti e persino fenomeni invisibili come onde d'urto o impulsi laser.

La microscopia a contrasto di fase è stata sviluppata quasi 100 anni fa dal fisico olandese Fritz Zernike per consentire la visualizzazione di oggetti trasparenti, come le cellule, che sono principalmente acqua. Il metodo si basa sul fatto che le onde luminose vengono rallentate o accelerate quando attraversano vari materiali. Ad esempio, se un raggio di luce attraversa un pezzo di vetro, rallenta quando entra nel vetro e poi accelera di nuovo quando esce. Questi cambiamenti di velocità si riflettono nel tempo di percorrenza delle onde. Con alcune tecniche ottiche, la luce che è passata attraverso il vetro può essere distinta dalla luce che non è passata attraverso di esso e il vetro diventa visibile agli strumenti.

"Abbiamo adattato la microscopia a contrasto di fase standard per fornire immagini molto veloci che ci consentono di visualizzare fenomeni ultraveloci in materiali trasparenti", ha affermato Lihun Wang in un comunicato stampa dell'istituto.

Il rendering ultraveloce è ottenuto tramite la tecnologia di codifica LLE-CUP compressa, ultraveloce e senza perdita di dati di Wang. A differenza della maggior parte delle altre tecnologie video ultraveloci, che acquisiscono una serie di immagini in sequenza, il sistema LLE-CUP esegue un singolo scatto, catturando tutti i movimenti dall'inizio alla fine.

Wang ha chiamato la nuova tecnologia fotografia ultraveloce compressa sensibile alla fase. Per mostrare le capacità del dispositivo, gli scienziati hanno filmato la propagazione di un'onda d'urto in un mezzo acquoso e un impulso laser in un materiale cristallino.

Secondo il ricercatore, la tecnologia è ancora in una fase iniziale di sviluppo, ma col tempo potrà trovare applicazioni in molti campi della fisica, della chimica e della biologia. Con un po' di affinamento sarà possibile registrare in video anche come il segnale passa attraverso i neuroni. Piccole estensioni delle fibre nervose che si verificano durante il passaggio dei segnali ti permetteranno di vedere l'interazione nella rete dei neuroni.

"Speriamo di vedere una leggera espansione delle fibre nervose mentre i segnali passano attraverso i neuroni. E nella rete neurale, potremmo essere in grado di vedere la loro connessione in tempo reale", afferma lo scienziato. Inoltre, ha affermato, poiché è noto che la temperatura cambia il contrasto di fase, il sistema "è in grado di rappresentare come si propaga un fronte di fiamma in una camera di combustione".

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