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中国高性能条纹相机研制成功 捕捉1微秒内超快现象

2018-05-23 09:28:45  来源:人民日报
  

  我国高性能条纹相机研制成功

  捕捉1微秒内的超快现象(解码·发现)

  5月22日,由中科院西安光学与精密机械研究所(以下简称中科院西安光机所)承担的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,标志着我国具有自主产权的高性能条纹相机进入实用阶段。

  具备同时测量超高时间分辨率与高空间分辨率的唯一高端科学仪器

  超快现象(持续时间小于1微秒即百万分之一秒)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、化学反应的分子动力学过程、生物材料荧光发射、激光器产生的超短激光脉冲、强光与物质相互作用物理过程等,其发生的时间多在皮秒、飞秒甚至阿秒量级范围内。

  中科院西安光机所所长赵卫说:“超快现象研究对自然科学、能源、材料、生物、光物理、光化学、激光技术、强光物理、高能物理等研究及技术领域具有重要意义。但是捕捉这种现象,靠人眼和普通相机是不行的。”

  中国科学院院士侯洵说:“我们人类眼睛的分辨能力是1/24秒,也就是说,任何变化快于1/24秒的过程,我们眼睛是看不清楚的。事情发生了,眼睛只能看到的是起始的情况和最终的情况,中间的过程是看不清楚的。”

  那么,该借助什么仪器来捕捉超快现象呢?答案是高性能条纹相机。

  赵卫说:“高性能条纹相机是具备能够同时测量超高时间分辨率(皮秒和飞秒),与高空间分辨率(微米)的唯一高端科学仪器,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。”

  “高性能条纹相机主要是提高了人类的时间分辨能力。”侯洵说,“通俗来说,条纹相机把时间分辨率转换成空间分辨率。举个例子,假如有一队人依次进入一个房间,如果你想弄清楚谁先进来谁后进来,一个办法就是让先进来的人站屋子的一头,后面进来的人依次排在他旁边站队。最后根据空间上他们站的位置,就可以清楚地知道谁先来谁后来。”

  侯洵进一步解释,“一束光照射光电阴极,光照在上面时会发出电子,那么,当然先到的光发出的电子也在前面。电子进来之后,我们就可以用电磁场来操纵,就是扫描。电子经过扫描之后,假如第一个来的电子坐在最左边,第二个在它之后,后面依次类推。然后根据它们的空间位置成像,看到图像中的空间位置就可以推断出时间顺序了。”

【责任编辑:伊宁倩】
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