分享本文至 E-mail 信箱

學術引用格式

MLA (點一下全選)

APA (點一下全選)

EndNote(.enw)

高速攝影!記錄每秒4.4兆次的感動

4646495112_e9c726fb83_z

From Flickr. Credit: wandrerstefan

美國大聯盟在今年啟用了高速攝影重播來挑戰一般判決,網球比賽的鷹眼系統能夠分析球體路徑,甚至模擬、預測軌跡。高速攝影技術除了在運動競技中屢見不鮮,也時常被應用於科學研究,像是科學的「無人之境」— 超冷水液晶「肥皂」泡的振盪現象等等(當然,許多在科學上使用的技術,其時間尺度可不是運動競技用的攝影機可以相比的)。看到這裡不禁好奇,那世界上最快的高速攝影機在哪裡呢?

答案揭曉:日本慶應義塾大學(Keio University)和東京大學(University of Tokyo)的科學家們最近在《Nature Photonics》上發表了ㄧ款世界最快的攝影機[1],其拍攝頻率最快可以達到每秒4.4兆個影像。在此之前,最快的攝像方法是利用雷射光進行的激發-偵測技術(pump-probe),其原理是利用光線將系統打至激發態,在激發態上再利用一道偵測光測量其吸收度,得到物質在激發態上的性質(如下圖所示),此方法可以得到極短時間尺度的解析度,不過缺點在於每次實驗都只能記錄一個時刻的資訊,要建構一連串的時變影像往往需要多次的重複測量。

pump_probe

Pump-probe技術。

日本科學家研發的這套新攝像技術STAMP(Sequentially Timed All-optical Mapping Photography),改進了過去的不足,它不只可以在單次測量內獲得完整的影像,其時間解析度也將近是第二名的1000倍,同時,在縮短拍攝時距的情形下,仍可維持一定的影像解析度(450 × 450 pixel)。

STAMP的出現,可以將許多研究帶入新的層次,像是觀測化學反應機制、晶體的內部振動(例如聲子)、電漿甚至是熱傳導,都可以應用其技術。目前,該研究團隊正著手於將裝置的體積縮小,未來在有效減少設備所需的空間後,預期該技術將可獲得更廣泛的應用性。

延伸閱讀:

參考資料:

  1. Sequentially timed all-optical mapping photography (STAMP), Nature Photonics (2014) DOI: 10.1038/nphoton.2014.163

資料來源:Japanese universities develop new world’s fastest camera [PHYS.ORG, August 11, 2014]

關於作者

昱夫

PanSci實習編輯~目前就讀台大化學所,研究電子與質子傳遞機制。微~蚊氫,在宅宅的實驗室生活中偶爾打點桌球,有時會在走廊上唱歌,最愛929。