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小字描述:什么儀器被譽為:尖端科學儀器“皇冠上的明珠”?
眼睛是人類獲取信息的主要來源,日常生活中百分之九十以上的信息都是通過視覺來獲取的。但是人眼的時間分辨能力,只有二十四分之一秒,超快事件的發(fā)生過程,遠遠快于該時間尺度的時候,人類眼睛的能力是無法區(qū)分的。
在自然科學以及科技生產(chǎn)中,存在很多超快事件。例如植物的光合作用,食鹽在水中的溶解,動物的熒光壽命過程,以及半導體載流子的時間過程。這些時間過程大多集中在百萬分之一秒,甚至在億萬分之一秒,如何觀測微觀世界的所作所為,如何將這種超快事件展現(xiàn)在人類眼睛的面前,這就需要一種超快診斷工具。
動物的熒光壽命過程(視頻截圖)
放大空間我們可以用放大鏡,要是想放大時間呢?這就要用到條紋照相機了!
條紋相機(視頻截圖)
條紋相機的精確程度到達什么地步了呢?例如一個生命只有一秒鐘的生物,拍攝它從生到死的整個生命過程,再用人眼肉眼可分辨的時間來播放,時間大概需要上萬億個小時!包括超快速飛行的子彈,肉眼或一般的記錄儀器是無法記錄到這種超快過程的,但是用條紋相機拍攝的話,就像靜止在眼前一樣,飛行過程中的所有動態(tài)姿勢,都可以被記錄下來。
這種把時間放大的工具,是通過“時空轉(zhuǎn)換”實現(xiàn)的,即把時間信息轉(zhuǎn)換為空間信息。例如當一群人走進一個房間,如果不分先后順序的擠在一塊的時候,我們是無法知道每個人是什么時間什么時候進入這個房間的。
如果做這樣的規(guī)定:進入的人第一個人坐在第一排的第一列,第二個人坐在地一排的第二列,依次排開,當我們看到每一個人所處的位置的時候,就可以知道這個人進入房間的時間。這就是日常生活中*簡單的事件向空間轉(zhuǎn)換的一個方式。
條紋相機的組成部分和制作過程也很精密,可以簡單的的理解為單反相機里面加了一個條紋片像管。由經(jīng)典的傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)、條紋管、后端的記錄CCD三部分組成,以及控制系統(tǒng)。
(視頻截圖)
如果有一個超快事件發(fā)生的過程,在A時刻和B時刻通過條紋相機前端的狹縫,進行取樣,然后經(jīng)過光學系統(tǒng)成像在條紋相機的陰極上進行光電轉(zhuǎn)化。當這種光子轉(zhuǎn)換為電子的同時,在控制端加了掃描電路,這種不同時刻進來的光電子,就會在掃描電壓的偏轉(zhuǎn)上進行空間的分離,*后被CCD記錄。利用這種儀器可以同時獲得光信號的持續(xù)時間和強度的空間分布情況,這個過程就完成了從時間到空間的轉(zhuǎn)變過程。
(視頻截圖)
我國高性能條紋相機的成功研發(fā),打破了國際上的壟斷,標志著我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能條紋相機進入實用化水平,對國家戰(zhàn)略高技術(shù)及前沿科學領(lǐng)域的需求具有極其重要的戰(zhàn)略性推動作用。
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轉(zhuǎn)自:科學大院
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