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国家重大科研装备研制项目“高性能条纹相机的研制”顺利通过验收 标注时空成像新速度

2018-06-16 07:00:59    中国经济网  参与评论()人

人类在追求突破“衍射极限”(指一个理想点物经光学系统成像,由于衍射的限制,不可能得到理想像点)空间分辨的同时,也在不遗余力地追求能够实现“分子电影”那样的时间分辨成像工具。与显微技术用来观测微观世界的空间放大,是人眼空间分辨能力的延伸类似,超高速成像则是观测瞬态事件的时间放大,是人眼时间分辨能力的延长。

所谓瞬态事件,是指持续时间小于1微秒的超快现象,这种现象广泛存在于自然或科学技术研究中。例如,植物的光合作用过程、超大规模集成电路所产生的电脉冲、半导体材料的载流子寿命、化学反应的分子动力学过程、生物材料的荧光发射、激光器产生的超短激光脉冲、强光与物质相互作用的物理过程等,多在皮秒、飞秒甚至阿秒量级范围内。

要知道,1皮秒相当于1秒/1万亿。光可在1秒钟内绕地球7圈半,而在1皮秒内只能传播0.3毫米,在1飞秒内也就能走0.3微米,还不到一根头发丝的百分之一。

“这些超快现象的研究对自然科学、能源、材料、光生物、光物理、光化学、激光技术、强光物理、高能物理等均具有重要意义。而观测、记录和分析这些现象又依赖于高时间分辨的诊断仪器。”中国科学院西安光机所所长赵卫说。

对神奇现象的研究唯快难破,中国科学院院士侯洵告诉记者,“人眼的时间分辨能力是二十四分之一秒,也就是说,任何变化快于二十四分之一秒的过程,我们眼睛是看不清楚的。事情发生后,眼睛只能看到起始情况和最终情况,不具备对中间过程的分辨能力”。

目前,性能最好的普通照相机可每秒拍摄2000张图像,但面对超快现象却束手无策。那么,运用条纹相机就能做到吗?

赵卫介绍,条纹相机是同时具备超高时间分辨(皮秒—飞秒级)与高空间分辨(微米级)的唯一高端科学测量与诊断仪器。它涉及的仪器和技术已接近物理极限,代表了当前光电诊断技术的最高水平,是实现微观和超快过程探测的必要手段。

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