تلتقط تريليون صورة بالثانية! كاميرا جديدة فائقة السرعة، بإمكانها حتى تصوير الإشارات التي تمر عبر أعصابنا
طوّر ليهونغ وانغ أستاذ الهندسة الطبية والهندسة الكهربائية في معهد كاليفورنيا للتقنية، كاميرا جديدة يمكنها التقاط تريليون صورة بالثانية للأجسام الشفافة.
ابتكار فريد: هذه الكاميرا الجديدة، تأتي بعدما طوّر وانغ قبل نحو عام أسرع كاميرا في العالم يمكنها التقاط 10 تريليونات صورة بالثانية، وبإمكان سرعتها الفائقة التقاط صور لانتقال الضوء بالحركة البطيئة.
لكن أحياناً السرعة وحدها لا تكفي، وفي الواقع حتى أسرع الكاميرات لا يمكنها التقاط صور لأشياء لا يمكنها تمييزها أو رؤيتها، لذلك طوّر وانغ من عمله وابتكر الكاميرا الجديدة، وفقاً لما ذكره موقع Phys.Org البريطاني، الإثنين 20 يناير/كانون الثاني 2020.
بإمكان تقنية الكاميرا التي يُطلق عليها وانغ اسم «التصوير المضغوط فائق السرعة والحساسية (pCUP)»، تصوير مقاطع فيديو ليس فقط للأجسام الشفافة، بل للظواهر العابرة سريعة الزوال أيضاً، مثل الموجات التصادمية أو حتى الإشارات التي تنتقل عبر الأعصاب.
تفاصيل الكاميرا: نظام التصوير الجديد يجمع بين نظام التصوير عالي السرعة الذي طوّره وانغ سابقاً، مع تقنية أخرى قديمة تُعرف بـ «المجهرية الضوئية متباينة الألوان»، التي صُممت لكي تسمح بتصوير الأجسام التي تغلب عليها الشفافية بشكل أفضل، مثل الخلايا التي تُشكّل المياه جزءاً كبيراً من تكوينها.
– تعمل التقنية المجهرية الضوئية متباينة الألوان، التي ابتكرها عالم الفيزياء الهولندي فريتس زيرنيكه منذ 100 عام، عن طريق الاستفادة من تباطؤ وتسارع موجات الضوء عند اختراقه المواد المختلفة.
على سبيل المثال، إذا مر شعاع الضوء عبر قطعة من الزجاج، سوف يتباطأ عند دخوله الزجاج ثم يتسارع مجدداً عند خروجه، تلك التغييرات في السرعة تُعدّل توقيت الموجات.
كيف تعمل الكاميرا؟ يتكون الجزء المسؤول عن التصوير السريع في ذلك النظام من تقنية يُطلق عليه وانغ «تقنية الترميز الكامل المضغوط فائق السرعة (LLE-CUP)»، وعلى عكس معظم تقنيات تصوير الفيديو فائقة السرعة التي تلتقط مجموعة من الصور المتتابعة أثناء تكرار الأحداث، يلتقط نظام «تقنية الترميز» لقطة واحدة، تُسجّل كل الحركات التي تحدث خلال زمن التقاط تلك اللقطة حتى اكتمالها.
في ورقة بحثية جديدة، يُثبت وانغ وزملاؤه قدرات تقنية «التصوير المضغوط فائق السرعة والحساسية (pCUP)» من خلال تصوير انتشار الموجات التصادمية خلال المياه وانتقال نبضات الليزر خلال قطعة من الكريستال.
على الرغم من أن التجربة لا تزال في مراحل التطوير المبكرة، إلا أنه يمكن استخدامها في العديد من المجالات، مثل علوم الفيزياء والأحياء والكيمياء.
يقول وانغ: «عندما تنتقل الإشارات خلال الأعصاب، يكون هناك تمدد دقيق جداً للألياف العصبية نأمل في أن نتمكن من رؤيته. إذا كان لدينا شبكة من الأعصاب، ربما يمكننا رؤية تواصلهم معاً في الوقت الفعلي. بالإضافة لذلك، من المعروف أن تغيّر درجات الحرارة يُغيّر أيضاً من التباين الضوئي، لذا قد يكون النظام قادراً على تصوير ما يحدث عند الفاصل الحراري في غرفة الاحتراق داخل المحركات».
