منوعات

تجاوز حدود التصوير البصري من خلال معالجة مليارات الصور في الثانية

إن الهدف من تحقيق سرعة أعلى لا يقتصر على الرياضيين فقط. ويمكن للباحثين أيضًا تحقيق مثل هذه الإنجازات بفضل اكتشافاتهم. هذا هو حال جينيانج ليانج، الأستاذ في المعهد الوطني للبحث العلمي (INRS)، وفريقه، الذين نُشرت نتائج أبحاثهم مؤخرًا في مجلة الاتصالات الطبيعية.

قامت المجموعة التي يقع مقرها في مركز أبحاث الاتصالات السلكية واللاسلكية لمواد الطاقة INRS بتطوير نظام كاميرا جديد فائق السرعة قادر على التقاط ما يصل إلى 156.3 تريليون صورة في الثانية بدقة مذهلة. ولأول مرة، أصبح من الممكن إجراء تصوير بصري ثنائي الأبعاد لإزالة المغناطيسية بسرعة فائقة في لقطة واحدة. يمكن لهذا الجهاز الجديد، المسمى SCARF (لمسح التصوير الفوتوغرافي بفتحة مشفرة في الوقت الفعلي)، التقاط الامتصاص العابر في أشباه الموصلات وإزالة المغناطيسية بسرعة فائقة لسبائك معدنية. ستساعد هذه الطريقة الجديدة في دفع حدود المعرفة في مجموعة واسعة من المجالات، بما في ذلك الفيزياء الحديثة والأحياء والكيمياء وعلوم المواد والهندسة.

تحسين التقدم السابق

يُعرف البروفيسور ليانغ في جميع أنحاء العالم بأنه رائد في مجال التصوير فائق السرعة. وبالفعل، في عام 2018، كان هو المطور الرئيسي لاختراق كبير في هذا المجال، والذي وضع الأساس لتطوير SCARF.

حتى الآن، كانت أنظمة الكاميرات عالية السرعة تستخدم في المقام الأول أسلوب التقاط الصور بشكل تسلسلي واحدة تلو الأخرى. لقد حصلوا على البيانات من خلال قياسات مختصرة ومتكررة، ثم جمعوها معًا لإنشاء فيلم يعيد بناء الحركة المرصودة.

“ومع ذلك، لا يمكن تطبيق هذا النهج إلا على العينات الخاملة أو الظواهر التي تحدث بنفس الطريقة تمامًا في كل مرة. ولا يمكن ملاحظة العينات الهشة، ناهيك عن الظواهر غير القابلة للتكاثر أو الظواهر بسرعات فائقة السرعة، بهذه الطريقة.”

وقال البروفيسور جينيانج ليانج، خبير التصوير فائق السرعة والضوئيات الحيوية: “على سبيل المثال، لا يمكن دراسة ظواهر مثل الاستئصال بالليزر الفيمتو ثانية، وتفاعل موجة الصدمة مع الخلايا الحية والفوضى البصرية بهذه الطريقة. »

الأداة الأولى التي طورها البروفيسور ليانغ جعلت من الممكن سد هذه الفجوة. يعتمد نظام T-CUP (صورة مضغوطة فائقة السرعة بتريليون إطار في الثانية) على التصوير السلبي بالفيمتو ثانية القادر على الحصول على عشرة تريليونات (1013) لقطة في الثانية. وكانت هذه خطوة أولى رئيسية نحو التصوير الفائق السرعة، بلقطة واحدة، في الوقت الفعلي.

ومع ذلك، ظلت التحديات قائمة.

“تواجه العديد من الأنظمة التي تعتمد على التصوير المضغوط عالي السرعة جودة بيانات متدهورة ويجب أن تغير عمق التسلسل في مجال الرؤية. وتُعزى هذه القيود إلى مبدأ التشغيل، الذي يتطلب قص المشهد المتزامن و”الفتح المشفر”.

وقال ميغيل ماركيز، باحث ما بعد الدكتوراه والمؤلف الأول المشارك للدراسة: “تتغلب SCARF على هذه التحديات. تتيح طريقة التصوير الخاصة بها إجراء مسح فائق السرعة لفتحة مشفرة ثابتة دون قص ظاهرة السرعة الفائقة. وهذا يوفر معدلات تشفير تسلسلية كاملة تصل إلى 156.3. T هرتز بالبكسلات الفردية على الكاميرا المزودة بجهاز مقترن بالشحن (اتفاقية مكافحة التصحر). يمكن الحصول على هذه النتائج دفعة واحدة بمعدلات إطارات قابلة للتعديل ومقاييس مكانية في وضع الانعكاس والإرسال. »

مجموعة من التطبيقات

يتيح SCARF مراقبة الظواهر الفريدة أو فائقة السرعة أو غير القابلة للتكرار أو التي يصعب إعادة إنتاجها، مثل ميكانيكية موجات الصدمة في الخلايا الحية أو في المادة. ومن الممكن استخدام هذه التطورات لتطوير علاجات صيدلانية وطبية أفضل.

بالإضافة إلى ذلك، تعد سكارف بفوائد اقتصادية جذابة للغاية. تعمل شركتان، Axis Photonics وFew-Cycle، بالفعل مع فريق البروفيسور ليانغ لإنتاج نسخة قابلة للتسويق من اكتشافهم الذي ينتظر الحصول على براءة اختراع. هذه فرصة عظيمة لكيبيك لتعزيز مكانتها التي تحسد عليها بالفعل كشركة رائدة في مجال الضوئيات.

تم تنفيذ العمل في مختبر مصدر ضوء الليزر المتقدم (ALLS) بالتعاون مع البروفيسور فرانسوا ليغاري، مدير مركز أبحاث اتصالات مواد الطاقة، والزملاء الدوليين ميشيل هيهن وستيفان مانجين وغريغوري مالينوفسكي من معهد جان لامور بالجامعة. لورين (فرنسا) وزينجيان لي من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا (الصين).

تم تمويل هذا البحث من قبل مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة في كندا، وبرنامج كراسي الأبحاث الكندية، والمؤسسة الكندية للابتكار، ووزارة الاقتصاد والابتكار في كيبيك، وجمعية السرطان الكندية، وحكومة كندا. صندوق الحدود الجديدة في الأبحاث، بالإضافة إلى صندوق أبحاث كيبيك-الطبيعة والتكنولوجيا وصندوق أبحاث كيبيك-سانتي.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى