Chế tạo thành công máy ảnh UV nhanh nhất thế giới

Các nhà nghiên cứu chế tạo thành công camera có khả năng ghi lại chuyển động thời gian thực của các hạt photon trong dải cực tím (UV).

Theo công bố trên tạp chí Laser & Photonics Reviews số thứ 10, camera mới sử dụng công nghệ chụp ảnh nén siêu nhanh (CUP), cho phép nén toàn bộ thông tin về không gian và thời gian dưới dạng một hình ảnh duy nhất, sau đó sử dụng thuật toán tái tạo để chuyển đổi dữ liệu thành video.

Hệ thống UV-CUP có thể cảm nhận bước sóng ánh sáng ngắn của tia cực tím. (Ảnh: INRS).

Với khả năng ghi lại chuyển động thời gian thực của các hạt photon trong dải cực tím chỉ bằng một thao tác bấm nút, thiết bị - do các chuyên gia quốc tế dẫn đầu bởi Giáo sư Jinyang Liang từ Viện Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Canada (INRS) phát triển - hiện là máy ảnh UV nhanh nhất trên thế giới.

"Nhiều hiện tượng xảy ra trong thời gian rất ngắn cũng diễn ra trên quy mô không gian rất nhỏ. Để nhìn thấy chúng, bạn cần thiết bị cảm nhận được bước sóng ánh sáng ngắn. Công nghệ CUP trước đây bị giới hạn trong phạm vi bước sóng nhìn thấy và gần hồng ngoại. Việc phát triển thành thông thiết bị có khả năng cảm nhận bước sóng của tia UV là một bước tiến lớn", Jinyang cho biết.

UV-CUP ghi lại chuyển động của một hạt photon trong dải cực tím. (Ảnh: INRS).

Để thực hiện điều này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một hệ thống UV-CUP nhỏ gọn chứa một photocathode (âm cực quang) có khả năng phát hiện và mã hóa đồng thời "ánh sáng vô hình".

"Giống như một máy ảnh tiêu chuẩn, công nghệ của chúng tôi là thụ động. Nó không tạo ra ánh sáng mà chỉ nhận ánh sáng. Do đó, photocathode phải nhạy cảm với các photon phát ra dưới dạng tia UV. Thiết kế này khiến công nghệ của chúng tôi trở thành một hệ thống độc lập có thể dễ dàng tích hợp vào các nền tảng thử nghiệm khác nhau", Jinyang giải thích.

Chụp ảnh mới là nửa đầu của quá trình, việc còn lại là tái tạo hình ảnh để chuyển đổi thành video. Với sự giúp đỡ của Đại học Boston của Mỹ, nhóm nghiên cứu đã phát triển một thuật toán mới hiệu quả hơn, cho phép chia công việc tái tạo thành nhiều vấn đề nhỏ và giải quyết chúng riêng lẻ.

Với những cải tiến cả về phần cứng và phần mềm, UV-CUP đạt tốc độ chụp ảnh lên tới 0,5 nghìn tỷ khung hình trên giây. "Nó là một máy chụp ảnh tốc độ ánh sáng có khả năng quan sát những vật thể nhanh nhất trong vũ trụ với độ chi tiết cao", Jinyang nhấn mạnh.

Máy ảnh UV-CUP sẽ được gửi đến phòng thí nghiệm nghiên cứu bức xạ synchrotron SOLEIL ở Pháp trong thời gian tới để giải mã các hiện tượng vật lý. Nó cho phép các nhà khoa học ghi lại quá trình tạo tia laser-plasma, hiện tượng có liên quan chặt chẽ đến một số tính chất của vật liệu và huỳnh quang UV. Điều này có ý nghĩa trong y tế khi giúp xác định các dấu ấn sinh học liên quan đến bệnh tật.