Đã tạo ra một máy ảnh siêu nhanh để chụp các vật thể vô hình

Đã tạo ra một máy ảnh siêu nhanh để chụp các vật thể vô hình
Đã tạo ra một máy ảnh siêu nhanh để chụp các vật thể vô hình
Anonim

Các nhà khoa học Mỹ đã cải tiến chiếc máy ảnh nhanh nhất thế giới để chụp các vật thể trong suốt và các quá trình vô hình như sóng xung kích hoặc xung laser. Mô tả này được đăng trên tạp chí Science Advances.

Chỉ hơn một năm trước, một giáo sư tại Viện Công nghệ California Lihong Wang (Lihong Wang) đã phát triển chiếc máy ảnh nhanh nhất thế giới - một thiết bị có khả năng chụp 10 nghìn tỷ bức ảnh mỗi giây. Nó nhanh đến mức nó thậm chí có thể hiển thị chuyển động của ánh sáng trong chuyển động chậm. Nhưng thiết bị này không thích hợp để chụp các vật thể trong suốt hoặc các quá trình xảy ra trong môi trường trong suốt.

Giờ đây, Lihong Wang và các đồng nghiệp của ông đã tiết lộ một sự phát triển mới kết hợp một máy ảnh cực nhanh có khả năng tạo ra một nghìn tỷ hình ảnh mỗi giây và một kính hiển vi tương phản theo pha. Thiết bị ghi lại hình ảnh cực nhanh của các vật thể trong suốt và thậm chí cả các hiện tượng vô hình như sóng xung kích hoặc xung laze.

Kính hiển vi tương phản pha được phát triển cách đây gần 100 năm bởi nhà vật lý người Hà Lan Fritz Zernike để cho phép quan sát các vật thể trong suốt, chẳng hạn như tế bào, chủ yếu là nước. Phương pháp này dựa trên thực tế là sóng ánh sáng bị làm chậm lại hoặc tăng tốc khi truyền qua các vật liệu khác nhau. Ví dụ, nếu một tia sáng đi qua một mảnh thủy tinh, nó sẽ chậm lại khi đi vào tấm kính và sau đó lại tăng tốc khi đi ra ngoài. Những thay đổi về tốc độ này được phản ánh trong thời gian di chuyển của sóng. Với một số kỹ thuật quang học, ánh sáng đi qua kính có thể được phân biệt với ánh sáng không đi qua kính, và kính có thể nhìn thấy được đối với các dụng cụ.

“Chúng tôi đã điều chỉnh kính hiển vi tương phản pha tiêu chuẩn để cung cấp hình ảnh rất nhanh cho phép chúng tôi hiển thị các hiện tượng cực nhanh trong các vật liệu trong suốt,” Lihun Wang cho biết trong một thông cáo báo chí từ viện.

Kết xuất cực nhanh đạt được nhờ công nghệ mã hóa LLE-CUP nén, cực nhanh, không mất dữ liệu của Wang. Không giống như hầu hết các công nghệ video cực nhanh khác, chụp một loạt ảnh liên tiếp, hệ thống LLE-CUP chụp một lần duy nhất, ghi lại mọi chuyển động từ đầu đến cuối.

Wang gọi công nghệ mới là chụp ảnh nén cực nhạy theo pha. Để cho thấy khả năng của thiết bị, các nhà khoa học đã quay phim sự lan truyền của sóng xung kích trong môi trường nước và xung laser trong vật liệu tinh thể.

Theo nhà nghiên cứu, công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn phát triển ban đầu, nhưng theo thời gian, nó sẽ có thể được tìm thấy ứng dụng trong nhiều lĩnh vực vật lý, hóa học và sinh học. Với một số tinh chỉnh, nó sẽ có thể ghi lại trên video ngay cả cách tín hiệu đi qua các tế bào thần kinh. Các phần mở rộng nhỏ của các sợi thần kinh xảy ra trong quá trình truyền tín hiệu sẽ cho phép bạn thấy được sự tương tác trong mạng lưới các tế bào thần kinh.

Nhà khoa học cho biết: "Chúng tôi hy vọng sẽ thấy sự giãn nở nhẹ của các sợi thần kinh khi các tín hiệu truyền qua các nơ-ron. Và trong mạng lưới thần kinh, chúng tôi có thể nhìn thấy kết nối của chúng trong thời gian thực". Ngoài ra, ông cho biết, vì nhiệt độ được biết là thay đổi độ tương phản pha, hệ thống này "có thể mô tả cách ngọn lửa lan truyền trong buồng đốt."

Đề xuất: