Met een beeldsnelheid van 10 biljoen frames per seconde mag deze nieuwe camera zich de snelste ter wereld noemen.
Kun je je nog herinneren dat je versteld stond van camera’s die 100.000 beelden per seconde filmden? Wat een enorm hoge beeldsnelheid leek dat. Maar toen kwamen vorig jaar Zweedse onderzoekers met een camera die maar liefst vijf biljoen (!) beelden per seconde schoot. Een record dat niet snel leek te overtreffen. En toch is dat nu het geval, want wetenschappers van Caltech en het INRS zijn er nu in geslaagd een exemplaar te ontwikkelen dat maar liefst 10 biljoen beelden per seconde schiet. Daar zakt je broek toch van af?
Lees ook: NASA-camera legt zijn eigen overlijden vast
My CUP of T
Om tot deze hoge beeldsnelheid te komen, borduurden de onderzoekers voort op een bestaande methode, genaamd compressed ultrafast photography, of CUP. Met CUP kan een camera al 100 miljard beelden per seconde schieten. Dat is ook al iets om over naar huis te schrijven, maar nog steeds niet snel genoeg om bijvoorbeeld ultrasnelle laserpulsen mee vast te leggen. Die duren vaak maar een femtoseconde lang. For the record, een femtoseconde is een biljardste van een seconde.
Daarom moest het team een nieuwe techniek ontwikkelen en dat is ze gelukt. Daarvoor hadden de onderzoekers twee camera’s nodig: een zogenoemde streak-camera (die onder meer wordt gebruikt om de pulsduur van sommige ultrasnelle lasersystemen te meten) en een camera die een statisch beeld vastlegt, én moesten ze een lastige, wiskundige formule uitvoeren om de 10 biljoen frames te kunnen reconstrueren.
“Gecombineerd met het beeld verkregen door de streak-camera, kunnen we een zogenaamde radontransformatie (een wiskundige formule red.) gebruiken om beelden van hoge kwaliteit te verkrijgen terwijl we tien biljoen beelden per seconde opnemen”, zegt Lihong Wang, een van de onderzoekers.
De methode heet T-CUP, en hoewel de onderzoekers niet zeggen waar de ‘T’ voor staat, gokken wij op tera (1012, ofwel een biljoen).
Nóg sneller
In principe kan de camera dankzij deze methode beelden vastleggen die slechts 100 femtoseconden uit elkaar liggen – wat dus neerkomt op een frame rate van 10 biljoen beelden per seconde. Er is alleen nog geen opslagmedium dat snel genoeg is om tien biljoen datacubes per seconde over te schrijven.
Wel wisten de onderzoekers tijdens de eerste test met deze opstelling laserpulsen te registeren, waarbij 25 beelden werden vastgelegd die elk 400 femtoseconden uit elkaar lagen. Door dit proces kon het team de veranderingen in de vorm, intensiteit en hellingshoek van de lichtpuls zien in slow motion.
Maar uiteraard wil het team het hier niet bij laten. “Het is een prestatie op zich”, zegt Jinyang Liang, hoofdauteur van de studie. “Maar we zien nu al mogelijkheden om de snelheid te verhogen tot maximaal één quadriljoen (1024) beelden per seconde!” Verder zijn de onderzoekers helemaal niet ambitieus.
Bronnen: Light: Science & Applications, INRS, Futurism, Tech Crunch
Beeld: INRS
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!