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Un team di ricerca operante presso l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) ha messo a punto una fotocamera scientifica ultraveloce, in grado di scattare immagini a un tasso di codifica di 156,3 terahertz (THz), equivalente a 156,3 trilioni di fotogrammi al secondo. Denominata SCARF (swept-coded aperture real-time femtophotography), questa potentissima fotocamera potrebbe condurre a importanti progressi in campi che studiano micro-eventi troppo rapidi per i sensori scientifici più costosi attualmente disponibili.
SCARF è stata in grado di catturare eventi ultrarapidi come l'assorbimento in un semiconduttore e la demagnetizzazione di una lega metallica. La ricerca potrebbe aprire nuove frontiere in aree come la meccanica delle onde d'urto o lo sviluppo di medicine più efficaci.
A guidare il team di ricerca è stato il Prof. Jinyang Liang, pioniere riconosciuto a livello mondiale nella fotografia ultrarapida, che ha costruito su sue precedenti scoperte in uno studio separato sei anni fa. La ricerca è stata pubblicata su Nature.
Il professor Liang e i suoi collaboratori hanno progettato la loro ricerca come una nuova interpretazione delle fotocamere ultraveloci. Questi sistemi, di solito, adottano un approccio sequenziale: catturano fotogrammi uno alla volta e li assemblano per osservare gli oggetti in movimento. Tuttavia, questo metodo presenta delle limitazioni.
“Fenomeni come l'ablazione laser femtosecondica, l'interazione dell'onda d'urto con le cellule viventi e il caos ottico non possono essere studiati in questo modo”
La nuova fotocamera si basa sulla ricerca precedente di Liang per superare la logica tradizionale delle fotocamere ultraveloci. “SCARF supera queste sfide”, ha scritto in una dichiarazione Julie Robert, ufficiale di comunicazione dell'INRS.
“La sua modalità di imaging permette una scansione ultraveloce di un'apertura codificata statica senza alterare il fenomeno ultraveloce. Questo fornisce tassi di codifica della sequenza completa fino a 156,3 THz ai singoli pixel su una fotocamera con dispositivo a carica accoppiata (CCD). Questi risultati possono essere ottenuti in un singolo scatto a frequenze di fotogrammi e scale spaziali regolabili sia in modalità di riflessione che di trasmissione.”
In termini estremamente semplificati, ciò significa che la fotocamera utilizza una modalità di imaging computazionale per catturare informazioni spaziali lasciando che la luce entri nel suo sensore in tempi leggermente differenti. Non dovendo elaborare i dati spaziali al momento, ciò libera la fotocamera per catturare quei rapidissimi impulsi laser "modulati" fino a 156,3 trilioni di volte al secondo. I dati grezzi delle immagini possono poi essere elaborati da un algoritmo computerizzato che decodifica gli input sfalsati nel tempo, trasformando ciascuno dei trilioni di fotogrammi in un'immagine completa.
Se volete approfondire l'argomento per saperne di più sulla fotocamera ultra veloce e le sue possibili applicazioni, potete consultare il documento pubblicato su Nature.