Дослідники розробили те, що вони називають T-CUP: найшвидша камера у світі, котра здатна робити десять трильйонів кадрів на секунду. Ця нова камера буквально заморожує час, щоб побачити явища (навіть світло) в надзвичайно повільному русі. Її розподільна здатність надзвичайно коротка. Нова камера вже встановила світовий рекорд.

Додали ще одну камеру

В останні роки поєднання інновацій в нелінійній оптиці і візуалізації розширило горизонти для нових і високоефективних методів мікроскопічного аналізу динамічних явищ в біології та фізиці. Але для використання потенціалу цих методів має бути спосіб фіксування явищ в реальному часі з дуже короткою розподільною здатністю – за один раз.

Сучасні методи візуалізації здійснюються за допомогою надкоротких лазерних імпульсів, котрі треба повторювати багато разів. Це підходить для деяких типів інертних зразків, але неможливо для інших зразків, більш крихких. Наприклад, лазерне гравійоване скло може витримувати тільки один лазерний імпульс – менше пікосекунди, щоб можливо було взагалі  зафіксувати результати.

Стисла надшвидка фотографія, хоч і показала кращі результати, та все ж при 100 мільярдах кадрів на секунду не відповідала специфікаціям, котрі необхідні для інтеграції фемтосекундних лазерів. Нова система T-CUP була розроблена на основі фемтосекундної лінійної камери і включає в себе тип збору даних, який використовується в томографії.

“Ми знали, що з використанням тільки фемтосекундною лінійної камери якість зображення буде обмеженою. Щоб поліпшити це, ми додали ще одну камеру, яка отримує статичне зображення. У поєднанні із зображенням, отриманим фемтосекундною лінійною камерою, ми можемо використовувати так зване перетворення Радона для отримання високоякісних зображень при записі десяти трильйонів кадрів на секунду”.

– професор Ліхун Ван.

Збільшити швидкість

Встановивши світовий рекорд швидкості зображення в реальному часі, T-CUP може стати основою для нового покоління мікроскопів у біомедицині. Ця камера являє собою фундаментальний прорив, що дозволяє аналізувати взаємодії між світлом і речовиною при безпрецедентній розподільній здатності.

При першому тестуванні надшвидка камера захопила тимчасове фокусування одного фемтосекундного лазерного імпульсу в реальному часі. Цей процес був записаний в 25 кадрах, виконаних з інтервалом в 400 фемтосекунд, і деталізував форму, інтенсивність і кут нахилу світлового імпульсу.

“Це досягнення саме по собі, але ми вже бачимо можливості для збільшення швидкості до одного квадрильйона кадрів на секунду!”

– дослідник Цзіньян Лян.