Kỹ sư Canada chế tạo camera nhanh nhất thế giới

Các kỹ sư ở Trung tâm nghiên cứu viễn thông INRS Énergie Matériaux phát triển camera nhanh nhất thế giới, có thể chụp ở tốc độ 156,3 nghìn tỷ khung hình/giây (fps).

Camera quay chuyển động chậm tốt nhất trên điện thoại thường hoạt động ở tốc độ vài trăm fps. Camera quay phim chuyên nghiệp có thể sử dụng tốc độ vài nghìn fps để đạt hiệu ứng mượt mà hơn. Nhưng nếu muốn quan sát những gì xảy ra ở cấp nano, các nhà nghiên cứu cần tốc độ chụp hàng tỷ hoặc thậm chí nghìn tỷ fps. Camera mới của nhóm kỹ sư ở INRS có thể chụp sự kiện xảy ra trong vài femto giây (một femto giây bằng một phần triệu tỷ giây), theo New Atlas.

Mô phỏng hệ thống camera nhanh nhất thế giới SCARF. (Ảnh: INRS).

Nhóm nghiên cứu dựa vào công nghệ mà họ phát triển từ năm 2014, mang tên nén hình siêu nhanh CUP(Compressed Ultrafast Photography), có thể chụp 100 tỷ fps. Giai đoạn tiếp theo gọi là T-CUP, trong đó T chỉ "nghìn tỷ khung hình/giây". Đúng như tên gọi, T-CUP có thể chụp tới 10 nghìn tỷ fps. Năm 2020, các nhà nghiên cứu tăng lên 70 nghìn tỷ fps với phiên bản mang tên nén hình quang phổ siêu nhanh (CUSP).

Hiện nay, họ đã tăng gấp đôi tốc độ tới 156,3 nghìn tỷ fps. Hệ thống camera mới có tên "ảnh femto thời gian thực khẩu độ mã hóa quét" (SCARF), có thể chụp sự kiện xảy ra quá nhanh để những phiên bản công nghệ trước đó có thể quan sát, chẳng hạn như sóng xung kích truyền qua vật chất hoặc tế bào sống.

SCARF hoạt động bằng cách bắn ra một xung ánh sáng laser siêu ngắn, truyền qua sự kiện hoặc vật thể cần chụp ảnh. Nếu chụp ánh sáng như cầu vồng, bước sóng màu đỏ sẽ ghi lại sự kiện đầu tiên, tiếp theo là màu cam, vàng, và cuối cùng là màu tím. Do sự kiện xảy ra quá nhanh, khi lần lượt mỗi màu sắc truyền tới, hình ảnh có vẻ khác biệt, cho phép xung ánh sáng laser ghi lại toàn bộ thay đổi trong thời gian cực ngắn. Xung ánh sáng này sau đó truyền qua một loạt bộ phận giúp tập trung, phản chiếu, nhiễu xạ và mã hóa nó, cho tới khi truyền đến cảm biến của một camera linh kiện tích điện kép (CCD), biến đổi thành dữ liệu mà máy tính có thể dựng lại thành ảnh chụp cuối cùng.

Theo nhóm nghiên cứu, hệ thống camera của họ sẽ giúp cải thiện các lĩnh vực như địa lý, sinh học, hóa học, khoa học vật liệu và kỹ thuật. Họ mô tả chi tiết thiết bị trong bài báo đăng trên tạp chí Nature Communications.