Vergeet high-speed camera's die 100.000 beelden per seconde vastleggen. Een onderzoeksgroep aan de Universiteit van Lund in Zweden heeft een camera ontwikkeld die kan filmen met een snelheid die gelijk is aan vijf biljoen beelden per seconde. of gebeurtenissen zo kort als 0,2 biljoenste van een seconde. Dit is sneller dan voorheen mogelijk was.

De nieuwe supersnelle filmcamera zal daarom in staat zijn om ongelooflijk snelle processen in de chemie vast te leggen, natuurkunde, biologie en biogeneeskunde, die tot nu toe niet op film zijn vastgelegd.

Om de technologie te illustreren, de onderzoekers hebben met succes gefilmd hoe licht - een verzameling fotonen - een afstand aflegt die overeenkomt met de dikte van een papier. In werkelijkheid, het duurt maar een picoseconde, maar op film is het proces een biljoen keer vertraagd.

Momenteel, hogesnelheidscamera's leggen beelden één voor één vast in een reeks. De nieuwe technologie is gebaseerd op een innovatief algoritme, en legt in plaats daarvan meerdere gecodeerde afbeeldingen vast in één afbeelding. Het sorteert ze daarna in een videoreeks.

Kortom, de methode omvat het blootstellen van wat je filmt (bijvoorbeeld een chemische reactie) aan licht in de vorm van laserflitsen waarbij elke lichtpuls een unieke code krijgt. Het object reflecteert de lichtflitsen die opgaan in de enkele foto. Ze worden vervolgens gescheiden met behulp van een coderingssleutel.

De filmcamera is in eerste instantie bedoeld voor onderzoekers die letterlijk meer inzicht willen krijgen in veel van de razendsnelle processen die in de natuur plaatsvinden. Veel vinden plaats op een picoseconde en femtoseconde schaal, wat ongelooflijk snel is - het aantal femtoseconden in één seconde is aanzienlijk groter dan het aantal seconden in iemands leven.

"Dit geldt niet voor alle processen in de natuur, maar een flink aantal bijvoorbeeld, explosies, plasma flitsen, turbulente verbranding, hersenactiviteit bij dieren en chemische reacties. We zijn nu in staat om zulke extreem korte processen te filmen", zegt Elias Kristensson. "Op de lange termijn, de technologie kan ook worden gebruikt door de industrie en anderen".

Voor de onderzoekers zelf echter, het grootste voordeel van deze technologie is niet dat ze een nieuw snelheidsrecord vestigen, maar dat ze nu wel kunnen filmen hoe bepaalde stoffen in hetzelfde proces veranderen.

"Vandaag, de enige manier om zulke snelle gebeurtenissen te visualiseren, is door stilstaande beelden van het proces te fotograferen. U moet dan proberen identieke experimenten te herhalen om meerdere stilstaande beelden te verkrijgen die later tot een film kunnen worden bewerkt. Het probleem met deze aanpak is dat het hoogst onwaarschijnlijk is dat een proces identiek zal zijn als je het experiment herhaalt", hij zegt.

Meeste dagen, Elias Kristensson en Andreas Ehn doen onderzoek naar verbranding - een gebied waarvan bekend is dat het moeilijk en ingewikkeld is om te bestuderen. Het uiteindelijke doel van dit fundamentele onderzoek is het maken van automotoren van de volgende generatie, gasturbines en ketels schoner en zuiniger. Verbranding wordt gecontroleerd door een aantal ultrasnelle processen op moleculair niveau, die nu op film kunnen worden vastgelegd.

Bijvoorbeeld, zullen de onderzoekers de chemie van plasmaontladingen bestuderen, de levensduur van kwantumtoestanden in verbrandingsomgevingen en in biologisch weefsel, evenals hoe chemische reacties worden geïnitieerd. In de herfst, er zal meer filmmateriaal beschikbaar zijn.

Over de camera:

De onderzoekers noemen de technologie FRAME – Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures.

Een gewone camera met een flitser gebruikt gewoon licht, maar in dit geval gebruiken de onderzoekers "gecodeerde" lichtflitsen, als een vorm van encryptie. Elke keer dat een gecodeerde lichtflits het object raakt, bijvoorbeeld een chemische reactie in een brandende vlam – het object zendt een beeldsignaal (respons) uit met exact dezelfde codering. De volgende lichtflitsen hebben allemaal verschillende codes, en de beeldsignalen worden vastgelegd in één enkele foto. Deze gecodeerde beeldsignalen worden vervolgens gescheiden met behulp van een encryptiesleutel op de computer.

Een Duits bedrijf heeft al een prototype van de technologie ontwikkeld, wat betekent dat binnen naar schatting twee jaar meer mensen er gebruik van kunnen maken.