Verdens hurtigste filmkamera:Når lyset praktisk talt står stille

Glem højhastighedskameraer, der tager 100.000 billeder i sekundet. En forskergruppe ved Lunds Universitet i Sverige har udviklet et kamera, der kan filme med en hastighed svarende til fem billioner billeder i sekundet, eller begivenheder så korte som 0,2 trilliontedele af et sekund. Det er hurtigere, end det tidligere har været muligt.

Det nye superhurtige filmkamera vil derfor være i stand til at fange utrolig hurtige processer inden for kemi, fysik, biologi og biomedicin, som indtil videre ikke er blevet fanget på film.

For at illustrere teknologien, forskerne har med succes filmet, hvordan lys – en samling fotoner – rejser en afstand svarende til tykkelsen af ​​et papir. I virkeligheden, det tager kun et picosekund, men på film er processen blevet bremset en billion gange.

I øjeblikket, højhastighedskameraer tager billeder et efter et i en sekvens. Den nye teknologi er baseret på en innovativ algoritme, og i stedet fanger flere kodede billeder i ét billede. Det sorterer dem derefter i en videosekvens bagefter.

Kort sagt, metoden går ud på at udsætte det man filmer (for eksempel en kemisk reaktion) for lys i form af laserglimt, hvor hver lysimpuls får en unik kode. Objektet reflekterer lysglimt, som smelter sammen i det enkelte fotografi. De adskilles efterfølgende ved hjælp af en krypteringsnøgle.

Filmkameraet er i første omgang beregnet til at blive brugt af forskere, der bogstaveligt talt ønsker at få bedre indsigt i mange af de ekstremt hurtige processer, der foregår i naturen. Mange finder sted på en picosekund og femtosekund skala, hvilket er ufatteligt hurtigt – antallet af femtosekunder i et sekund er væsentligt større end antallet af sekunder i en persons levetid.

"Dette gælder ikke for alle processer i naturen, men en del, for eksempel, eksplosioner, plasma blinker, turbulent forbrænding, hjerneaktivitet hos dyr og kemiske reaktioner. Vi er nu i stand til at filme så ekstremt korte processer", siger Elias Kristensson. "På lang sigt, teknologien kan også bruges af industri og andre”.

For forskerne selv, imidlertid, den største fordel ved denne teknologi er ikke, at de sætter en ny hastighedsrekord, men at de nu er i stand til at filme, hvordan specifikke stoffer ændrer sig i samme proces.

"I dag, den eneste måde at visualisere sådanne hurtige hændelser er at fotografere stillbilleder af processen. Du skal derefter forsøge at gentage identiske eksperimenter for at give flere stillbilleder, som senere kan redigeres til en film. Problemet med denne tilgang er, at det er højst usandsynligt, at en proces vil være identisk, hvis du gentager eksperimentet", han siger.

De fleste dage, Elias Kristensson og Andreas Ehn forsker i forbrænding – et område, som er kendt for at være svært og kompliceret at studere. Det ultimative formål med denne grundforskning er at lave næste generations bilmotorer, gasturbiner og kedler renere og mere brændstofeffektive. Forbrændingen styres af en række ultrahurtige processer på molekylært niveau, som nu kan fanges på film.

For eksempel, forskerne vil studere kemien af ​​plasmaudledninger, levetiden af ​​kvantetilstande i forbrændingsmiljøer og i biologisk væv, samt hvordan kemiske reaktioner igangsættes. I efteråret, der vil være mere filmmateriale tilgængeligt.

Om kameraet:

Forskerne kalder teknologien FRAME – Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures.

Et almindeligt kamera med blitz bruger almindeligt lys, men i dette tilfælde bruger forskerne "kodede" lysglimt, som en form for kryptering. Hver gang et kodet lysglimt rammer objektet – f.eks. en kemisk reaktion i en brændende flamme – objektet udsender et billedsignal (respons) med nøjagtig samme kodning. Følgende lysblink har alle forskellige koder, og billedsignalerne fanges i ét enkelt fotografi. Disse kodede billedsignaler adskilles efterfølgende ved hjælp af en krypteringsnøgle på computeren.

Et tysk firma har allerede udviklet en prototype af teknologien, hvilket betyder, at flere mennesker inden for anslået to år vil kunne bruge det.