Američtí vědci vylepšili nejrychlejší kameru na světě, aby zachytili průhledné objekty a neviditelné procesy, jako jsou rázové vlny nebo laserové impulsy. Popis je v časopise Science Advances.
Před více než rokem profesor Kalifornského technologického institutu Lihong Wang (Lihong Wang) vyvinul nejrychlejší fotoaparát na světě - zařízení schopné pořídit 10 bilionů snímků za sekundu. Je tak rychlý, že dokonce dokáže ukázat pohyb světla zpomaleně. Toto zařízení však nebylo vhodné pro zachycení transparentních objektů nebo procesů vyskytujících se v průhledných prostředích.
Nyní Lihong Wang a jeho kolegové představili nový vývoj, který kombinuje ultrarychlou kameru schopnou produkovat jeden bilion snímků za sekundu a mikroskop s fázovým kontrastem. Zařízení zachycuje ultrarychlé snímky průhledných předmětů a dokonce i neviditelných jevů, jako jsou rázové vlny nebo laserové impulsy.
Mikroskopii s fázovým kontrastem vyvinul téměř před 100 lety nizozemský fyzik Fritz Zernike, aby umožnil vizualizaci průhledných objektů, jako jsou buňky, které jsou většinou vodní. Metoda je založena na skutečnosti, že světelné vlny jsou při průchodu různými materiály zpomaleny nebo zrychleny. Pokud například paprsek světla projde kusem skla, zpomalí se při vstupu do skla a poté zase zrychlí při jeho výstupu. Tyto změny rychlosti se odrážejí v cestovní době vln. U některých optických technik lze světlo, které prošlo sklem, odlišit od světla, které jím neprošlo, a sklo se stane viditelným pro nástroje.
"Upravili jsme standardní mikroskopii fázového kontrastu, abychom poskytli velmi rychlé zobrazování, které nám umožňuje zobrazit ultrarychlé jevy v průhledných materiálech," uvedl Lihun Wang v tiskové zprávě institutu.
Ultrarychlého vykreslování je dosaženo díky Wangově komprimované, ultrarychlé, bezeztrátové technologii kódování LLE-CUP. Na rozdíl od většiny ostatních ultrarychlých video technologií, které pořizují sérii snímků postupně, systém LLE-CUP pořídí jeden snímek a zachytí veškerý pohyb od začátku do konce.
Wang nazval novou technologii komprimované ultrarychlé fotografie citlivé na fázi. Aby vědci ukázali schopnosti zařízení, natočili šíření rázové vlny ve vodném prostředí a laserového pulsu v krystalickém materiálu.
Podle výzkumníka je technologie stále v rané fázi vývoje, ale postupem času bude moci najít uplatnění v mnoha oblastech fyziky, chemie a biologie. S určitým zdokonalením bude možné na video zaznamenat i to, jak signál prochází neurony. Malé prodloužení nervových vláken, ke kterým dochází při průchodu signálů, vám umožní vidět interakci v síti neuronů.
"Doufáme, že uvidíme mírnou expanzi nervových vláken, když signály procházejí neurony. A v neurální síti můžeme být schopni vidět jejich spojení v reálném čase," říká vědec. Navíc, řekl, protože je známo, že teplota mění fázový kontrast, systém „je schopen znázornit, jak se čelo plamene šíří ve spalovací komoře“.