25 مارس 2024 -توسط جولی رابرت، INRS-دستگاه جدید به نام SCARF (برای فمتوعکاسی بلادرنگ با دیافراگم جاروب شده) می تواند جذب گذرا را در یک نیمه هادی و مغناطیس زدایی فوق سریع یک آلیاژ فلز را ثبت کند. این روش جدید به پیشبرد مرزهای دانش در طیف گسترده ای از زمینه ها از جمله فیزیک مدرن، زیست شناسی، شیمی، علم مواد و مهندسی کمک می کند. اعتبار INRS
فشار برای سرعت بالاتر فقط روی ورزشکاران نیست. محققان نیز می توانند با اکتشافات خود به چنین شاهکاری دست یابند. این مورد برای جین یانگ لیانگ، پروفسور مؤسسه ملی علمی پژوهشی (INRS) و تیمش است که نتایج تحقیقاتشان اخیراً در Nature Communications منتشر شده است.
گروهی که در مرکز تحقیقات Énergie Matériaux Télécommunications INRS مستقر است، یک سیستم دوربین فوق سریع جدید ایجاد کرده است که می تواند تا 156.3 تریلیون فریم در ثانیه را با دقت شگفت انگیزی ثبت کند. برای اولین بار، تصویربرداری اپتیکال دو بعدی از مغناطیس زدایی فوق سریع در یک شات امکان پذیر است.
این دستگاه جدید به نام SCARF (برای فمتوعکاسی در زمان واقعی دیافراگم جاروب شده) می تواند جذب گذرا در نیمه هادی و مغناطیس زدایی فوق سریع یک آلیاژ فلز را ثبت کند. این روش جدید به پیشبرد مرزهای دانش در طیف گسترده ای از زمینه ها از جمله فیزیک مدرن، زیست شناسی، شیمی، علم مواد و مهندسی کمک می کند.
پروفسور لیانگ در سراسر جهان به عنوان پیشگام تصویربرداری فوق سریع شناخته می شود. در سال 2018، او به‌عنوان توسعه‌دهنده اصلی یک پیشرفت بزرگ در این زمینه خدمت کرد که زمینه را برای توسعه SCARF فراهم کرد.
تاکنون، سیستم‌های دوربین فوق سریع عمدتاً از رویکردی استفاده می‌کردند که شامل گرفتن متوالی فریم‌ها یک به یک بود. آنها داده‌ها را از طریق اندازه‌گیری‌های کوتاه و مکرر به دست می‌آورند، سپس همه چیز را در کنار هم قرار می‌دهند تا فیلمی بسازند که حرکت مشاهده‌شده را بازسازی کند.با این حال، این رویکرد را فقط می‌توان برای نمونه‌های بی‌اثر یا پدیده‌هایی که هر بار دقیقاً به یک شکل اتفاق می‌افتند، اعمال کرد.
لیانگ توضیح می‌دهد: «برای مثال، پدیده‌هایی مانند فرسایش لیزر فمتوثانیه، برهم‌کنش موج شوک با سلول‌های زنده، و آشوب نوری را نمی‌توان به این روش مطالعه کرد.
اولین ابزار توسعه یافته توسط پروفسور لیانگ به پر کردن این شکاف کمک کرد. سیستم T-CUP (عکاسی فوق سریع فشرده تریلیون فریم در ثانیه) بر اساس تصویربرداری فمتوثانیه غیرفعال با قابلیت ثبت ده تریلیون (1013) فریم در ثانیه بود. این اولین قدم بزرگ به سمت تصویربرداری فوق سریع و تک شات در زمان واقعی بود.با این حال چالش ها همچنان باقی مانده است.
لیانگ گفت: “بسیاری از سیستم‌های مبتنی بر عکاسی فوق سریع فشرده باید با کیفیت داده‌های پایین‌رفته کنار بیایند و باید عمق میدان دید دنباله‌ای را مبادله کنند. این محدودیت‌ها به اصل عملیاتی مربوط می‌شوند که مستلزم برش همزمان صحنه و دیافراگم کد شده است.” و ادامه دارد.
SCARF بر این چالش ها غلبه می کند. روش تصویربرداری آن امکان جارو کردن فوق سریع یک دیافراگم رمزگذاری شده استاتیک را فراهم می کند در حالی که پدیده فوق سریع را برش نمی دهد. این نرخ رمزگذاری کامل توالی تا 156.3 هرتز را برای پیکسل‌های جداگانه در دوربینی با یک دستگاه شارژ (CCD) فراهم می‌کند. این نتایج را می توان در یک عکس در نرخ فریم قابل تنظیم و مقیاس های فضایی در هر دو حالت بازتاب و انتقال به دست آورد.
SCARF مشاهده پدیده های منحصر به فردی را که فوق سریع، غیرقابل تکرار و یا تکثیر آنها دشوار است، مانند مکانیک موج ضربه در سلول های زنده یا ماده ممکن می سازد. این پیشرفت ها به طور بالقوه می تواند برای توسعه داروها و درمان های پزشکی بهتر مورد استفاده قرار گیرد.
علاوه بر این، SCARF نوید بخش‌های اقتصادی بسیار جذابی را می‌دهد. دو شرکت، Axis Photonique و Few-Cycle، در حال حاضر با تیم پروفسور لیانگ برای تولید یک نسخه قابل فروش از کشف در انتظار ثبت اختراع خود کار می کنند. این یک فرصت عالی برای کبک است تا موقعیت غبطه‌انگیز خود را به عنوان یک رهبر در فوتونیک تقویت کند.
این کار در آزمایشگاه منبع نور لیزر پیشرفته (ALLS) با همکاری پروفسور فرانسوا لگاره، مدیر مرکز تحقیقات مخابراتی Énergie Matériaux، و همکاران بین‌المللی میشل هن، استفان مانگین و گریگوری مالینوفسکی از موسسه دو لورن (فرانسه) و ژنگیان لی از دانشگاه علم و فناوری Huazhong چین Jean Lanowski انجام شد.
