Uus ülikiirkaamera suudab jäädvustada nähtamatut
Teadlased on ametis kaamerate suutlikkuse piiride nihutamisega — nagu hiljuti välja töötatud faasitundliku tihendatud ülikiire pildistamisseadme puhul, mis suudab jäädvustada muljetavaldavad triljon kaadrit sekundis (ingl pCUP device; phase-sensitive compressed ultrafast photography device).
See on tõeliselt rabav arv, ent siiski mitte rekordiline, kuna mõned sama projektiga seotud uurijatest arendasid juba 2018. aastal välja kaamera, mis suudab üles võtta kümme triljonit kaadrit sekundis.
Uue kaamera teeb eriliseks asjaolu, et sellega saab pildistada läbipaistvaid objekte ja muid inimsilmale nähtamatud nähtuseid nagu lööklained.
Ehkki sellest California tehnikainstituudi teadlaste leiutisest pole palju kasu turismireisifotode või Instagrami-autoportreede jäädvustamisel, tõotab see kujuneda tõhusaks uurimisvahendiks mitmes valdkonnas nagu füüsika, bioloogia ja keemia.
Kaamera toimib samal põhimõttel, mida rakendati 2018. aasta mudeli juures, kus arvukad kaadrid loodi valguse intensiivsuse mõõtmistulemuste kombineerimisel staatiliste kuvade ja üsna kõrgetasemelise matemaatikaga.
Seekordse lahenduse teeb eriliseks uudne komponent — faasikontrasti-mikroskoopia. Selle näol on tegu vanema fotograafilise tehnikaga, milles valguslainete suhtelised positsioonid läbi eri tiheduste liikumisel teisendatakse ereduserinevusteks. See võimaldab vaadelda ka läbipaistvaid objekte nagu rakud, mis koosnevad suuremas osas veest.
Faasikontrasti-mikroskoopia meetod, mille 1930. aastatel leiutas Hollandi füüsik Frits Zernike, kasutab ära eri materjalide läbimisel toimuvate valguse kiiruse muutuste iseärasusi. Kiiruse muutumine võimaldabki antud tehnika abil palju hõlpsamini pildistada selliseid materjale nagu klaas.
Kõige uuem lähenemine, mida California tehnikainstituudi töörühm rakendas, kannab nimetust „kadudeta kodeerimise tihendamise ülikiir-tehnika“ (ingl LLE-CUP; lossless encoding compressed ultrafast technology), mis esindab elektron-optiliste muundurite (ingl streak camera) uut põlvkonda — seadmeid, mis suudavad kogu sündmuse jäädvustada ühe võttega moel, mis võimaldab salvestada valguslainete ajalist järgnevust.
Uurimisrühma liikme, elektriinsener Lihong Wangi varasem töö lisas lahendusele veel ühe uue komponendi — laengsidestusseadme (ingl CCD; charge-coupled device), mis võimaldas kaadrisagedust oluliselt suurendada.
Nüüd on ta sama seadmestiku täiendatud versiooni lõiminud mikroskoopiaga, mis sõelub välja hajutamata valguse, võimaldades kaardistada muutuseid, mida inimsilm ilma abivahenditeta kuidagi näha ei saa.
Uut tüüpi kaamerat võib tulevikus kasutada nt selle jäädvustamiseks, kuidas leegid põlemiskambrites levivad või kuidas mikroskoopilised signaalid närvirakkude vahel liiklevad.
