作為以光速飛行的微小粒子，要想捕捉光子的行動(dòng)，需要一臺(tái)先進(jìn)的機(jī)器，而一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)剛剛創(chuàng)造出一臺(tái)很能勝任這項(xiàng)工作的機(jī)器。該設(shè)備被稱為世界上最快的紫外線相機(jī)，能夠捕捉持續(xù)時(shí)間僅為皮秒的超快速事件，快到足以看到紫外線光子實(shí)時(shí)在空中飛過。這一原創(chuàng)性研究刊登在《激光與光子學(xué)評(píng)論》雜志上。

該設(shè)備是加拿大國家科學(xué)研究院的科學(xué)家研發(fā)的，名稱為UV-CUP。壓縮超快攝影(CUP)是一種新興的成像技術(shù)，已被用于捕捉超高速事件，速度以每秒數(shù)萬億幀計(jì)算，但迄今為止僅限于可見光和近紅外波長。

“許多在很短的時(shí)間尺度上發(fā)生的現(xiàn)象也是在很小的空間尺度上發(fā)生的，”領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的梁晉陽說�！耙�看到它們，你需要感知更短的波長。在紫外甚至X射線范圍內(nèi)做到這一點(diǎn)，是朝著這個(gè)目標(biāo)邁出的顯著一步�！�

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊(duì)首先要開發(fā)一種特殊的光陰極，并將其集成到所謂的條紋相機(jī)中，這是一種專門為測量超快速光學(xué)現(xiàn)象而開發(fā)的設(shè)備。團(tuán)隊(duì)還需要開發(fā)一種新的算法來獲取數(shù)據(jù)，并將其構(gòu)造成圖像，梁晉陽告訴New Atlas。

“我們需要兩個(gè)步驟來操作這個(gè)相機(jī)，”他解釋說�！笆紫�，在數(shù)據(jù)采集中，瞬時(shí)事件中的信息被擠壓成一個(gè)快照。所以，這個(gè)采集到的快照與普通相機(jī)拍攝的照片完全不一樣......第二，這個(gè)快照被輸入到重建算法中，以檢索出電影�！�

下面可以看到這段持續(xù)時(shí)間在皮秒到納秒的電影。

UV-CUP相機(jī)制作的移動(dòng)光子視頻

而這里是另一個(gè)視圖，顯示兩個(gè)飛秒紫外線脈沖在不同時(shí)間到達(dá)相機(jī)。

這些顯示光子實(shí)時(shí)移動(dòng)的紫外線脈沖的視覺效果，是使用一個(gè)成像速度為0.5萬億幀/秒的緊湊型設(shè)備拍攝的。

該團(tuán)隊(duì)希望通過研究其光陰極的替代材料來進(jìn)一步改進(jìn)其UV-CUP相機(jī)，目前其效率有限。在人工智能的幫助下提高算法和圖像構(gòu)建的速度是另一個(gè)目標(biāo)。

UV-CUP系統(tǒng)示意圖

UV-Cup現(xiàn)在正被送往法國的一個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室，在那里它將被用來捕捉不同的物理現(xiàn)象。這可能包括激光等離子體的產(chǎn)生和紫外熒光，這可能有助于改善用于診斷疾病的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。

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