گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
محققان موفق به ساخت سریعترین دوربین جهان شدند که با سرعت شگفت‌انگیز خود می‌تواند انقلابی در مطالعه رویدادهای میکروسکوپی ایجاد کند.
اخیرا دانشمندان دوربین علمی فوق‌العاده سریعی را ساخته‌اند که می‌تواند با سرعت باورنکردنی ۱۵۶.۳ تریلیون فریم در ثانیه تصویربرداری کند! این دوربین که با نام SCARF (عکاسی فمتوثانیه با کدگذاری جاروب‌شده و زمان حقیقی) شناخته می‌شود، به‌عنوان یک ابزار تحقیقاتی پیشرفته، می‌تواند انقلابی در مطالعه رویدادهای میکروسکوپی ایجاد کند. رویدادهایی که آنقدر گذرا هستند که حتی با گران‌ترین حسگرهای علمی امروزی هم قابل ثبت دقیق نیستند.
دوربین SCARF موفق شده است پدیده‌های فوق‌العاده سریعی مانند جذب نور در نیمه‌رساناها و رفع مغناطیس در آلیاژهای فلزی را ثبت کند. این دستاورد علمی می‌تواند درهای جدیدی را به روی حوزه‌های مختلفی مانند مکانیک امواج ضربه‌ای یا توسعه‌ی داروهای مؤثرتر بگشاید.
سریعترین دوربین جهان، مرزهای علم را جابجا می‌کند
پروفسور جینیانگ لیانگ، از مؤسسه ملی پژوهش‌های علمی کانادا (INRS)، رهبری تیم تحقیقاتی این پروژه را برعهده داشته است. او به‌عنوان یکی از پیشگامان و فعالان شناخته‌شده سطح جهانی در حوزه عکاسی فمتوثانیه به‌شمار می‌رود. یافته‌های جدید او بر اساس دستاوردهایش در مطالعه‌ای مجزا که شش سال پیش انجام داده بود، بنا شده است. نتایج این تحقیق جدید نیز در مجله Nature منتشر شده است.
پروفسور لیانگ و همکارانش رویکردی نوآورانه را برای دوربین‌های فمتوثانیه در پیش گرفته‌اند. معمولاً این سیستم‌ها از روشی توالی‌دار استفاده می‌کنند. آن‌ها فریم‌ها را تک‌به‌تک ثبت کرده و سپس آن‌ها را کنار هم قرار می‌دهند تا بتوانند اجسام در حال حرکت را مشاهده کنند؛ اما این رویکرد دارای محدودیت‌هایی است. پروفسور لیانگ در این باره می‌گوید:
برای مثال، پدیده‌هایی مانند تبخیر با لیزر فمتوثانیه، برهم‌کنش امواج ضربه‌ای با سلول‌های زنده و آشفتگی نوری را نمی‌توان به این روش مطالعه کرد.
رمزگشایی از راز سرعت: درک عملکرد دوربین SCARF
تحقیقات قبلی پروفسور لیانگ، زیربنای دوربینی با منطقی کاملاً متفاوت از دوربین‌های فمتوثانیه سنتی را بنا نهاده است. جولی رابرت، مسئول ارتباطات INRS در بیانیه‌ای نوشت: «دوربین SCARF بر این چالش‌ها غلبه کرده است. روش تصویربرداری آن به اسکن فوق‌العاده سریع یک روزنه کدگذاری‌شده ثابت در حین فیلمبرداری از پدیده فمتوثانیه بدون ایجاد اعوجاج در آن پدیده امکان می‌دهد. این رویکرد، نرخ کدگذاری کل دنباله را تا ۱۵۶.۳ تراهرتز برای تک‌تک پیکسل‌های یک دوربین با حسگر بار CCD فراهم می‌آورد. این نتایج با یک تک شات و در نرخ فریم و مقیاس فضایی قابل تنظیم، در هر دو حالت بازتابشی و عبوری قابل‌حصول است».
به بیانی بسیار ساده، این یعنی سریعترین دوربین جهان از یک روش تصویربرداری محاسباتی برای ثبت اطلاعات فضایی استفاده می‌کند. این روش با ورود نور به حسگر در زمان‌های کمی متفاوت با یکدیگر کار می‌کند. نداشتن نیاز به پردازش لحظه‌ای اطلاعات فضایی، بخشی از راز آزاد گذاشتن دوربین برای ثبت پالس‌های لیزری «چیپ‌دار» فوق‌العاده سریع با سرعتی معادل ۱۵۶.۳ تریلیون فریم در ثانیه است. داده‌های خام تصاویر سپس توسط الگوریتمی روی یک کامپیوتر پردازش می‌شوند. این الگوریتم ورودی‌های با زمان‌های متفاوت را رمزگشایی کرده و هر تریلیون فریم را به یک تصویر کامل تبدیل می‌کند.
قابل‌توجه است که این دوربین، همانطور که در مقاله ذکر شده «با استفاده از اجزای اپتیکی آماده و غیرفعال» ساخته شده است. تیم سازنده SCARF این دوربین را در مقایسه با تکنیک‌های موجود، کم‌هزینه، کم‌مصرف و با کیفیت اندازه‌گیری بالا توصیف می‌کند.
هرچند تمرکز اصلی دوربین SCARF بیشتر بر تحقیقات علمی است تا مصارف مصرف‌کنندگان، اما تیم سازنده آن در حال حاضر با دو شرکت Axis Photonique و Few-Cycle برای توسعه نسخه‌های تجاری این دوربین همکاری می‌کند. این نسخه‌ها احتمالا برای همکاران آن‌ها در سایر مؤسسات علمی و دانشگاه‌های معتبر در نظر گرفته شده است.
برای درک فنی‌تر دوربین و کاربردهای بالقوه آن، می‌توانید به مقاله کامل منتشر شده در مجله Nature مراجعه کنید.