Международная команда исследователей создала самую быструю в мире ультрафиолетовую камеру, способную захватывать сверхбыстрые события длительностью всего в пикосекунду. Благодаря этому устройству можно наблюдать за движением УФ-фотонов по воздуху в режиме реального времени.
Устройство разработали в Канадском Национальном институте научных исследований (Национальный исследовательский институт) и назвали UV-CUP (сжатая сверхбыстрая фотография). CUP – это новая технология визуализации, которая позволяла фиксировать сверхбыстрые события со скоростью триллионов кадров в секунду. До этого она применялась только для видимых длин волн и ближнего инфракрасного диапазона.
Многие явления, происходящие во времени с малыми интервалами, также протекают в малых областях пространства, — заявляет Цзиньян Лян, руководитель исследования. Для их наблюдения необходимы более короткие длины волн. Использование ультрафиолетового или рентгеновского диапазона – замечательный шаг к достижению этой цели.
Для достижения цели команда сначала создала специальный фотокатод и интегрировала его в полосную камеру — устройство, предназначенное для измерения сверхбыстрых оптических явлений. Кроме того, разработчики создали новый алгоритм для обработки данных и формирования изображения, как отмечает Цзиньян Лян.
«Для управления камерой необходимо два шага. Сначала информация в переходном событии сжимается и записывается как снимок при сборе данных. Полученный снимок ничем не похож на обычный фотоснимок… во-вторых, этот снимок отправляется алгоритму реконструкции для получения фильма.
Этот фильм, продолжительность которого варьируется от пикосекунды до наносекунды, представлен ниже.
В данном кадре изображены два ультрафиолетовых импульса длительностью по два фемтосекунды, регистрируемые камерой в разные моменты времени.
Полученные визуальные эффекты ультрафиолетовых импульсов, демонстрирующие движение фотонов в режиме реального времени, созданы при помощи компактного устройства, способного обрабатывать изображения со скоростью в полтриллиона кадров в секунду.
Группа стремится оптимизировать камеру UV-CUP, изучая новые материалы для фотокатода, а также повышая скорость работы алгоритмов и ускоряя построение изображений при помощи ИИ.
UV-Cup направляется в французскую исследовательскую лабораторию для регистрации разнообразных физических явлений, таких как генерация лазерной плазмы и УФ-флуоресценции.
Опубликована статья, в которой представлено описание исследования. .