Neue Kamera macht 4 Billionen Bilder pro Sekunde

Eine neu entwickelte Hochgeschwindigkeitskamera aus Japan macht bis zu vier Billionen Bilder pro Sekunde. Damit können Schwingungen von Atomen in Kristallen beobachtet und aufgezeichnet werden. Die Kamera basiert auf dem sogenannten STAMP-Verfahren (Squentially Timed All-Optical Mapping Photography) und wurde von Forschern der Universität Tokio entwickelt. Vier Billionen Bilder pro Sekunde sind Weltrekord. Ein indisches Entwickler-Team kam zuvor auf bis zu drei Billionen Bilder pro Sekunde. Was sie damit alles aufzeichnen konnten, könnt ihr im Video oben sehen.

Bilder von Atomschwingungen

Das Team von Keisuke Goda von der Universität Tokio geht mit der neuen Hochgeschwindigkeitskamera über das menschliche Vorstellungsvermögen hinaus. Mit der Technik können sie Dinge sichtbar machen, die das bloße menschliche Auge nicht wahrnehmen kann. Ziel der Forschung und der Entwicklung der Kamera war es, ultraschnelle Prozesse in der Physik genauer beobachten zu können. Durch das japanische Modell der Hochgeschwindigkeitskamera können Schwingungen von Atomen in Kristallen, die plötzliche Verdampfung von Materie oder auch die Ausbreitung von Wärme untersucht werden. Allerdings ist die Auflösung der Bilder auf 450 mal 450 Pixel beschränkt – die Kamera kann also kaum mit einer kleinen Handykamera mithalten. Die STAMP-Methode, die bei der Aufnahme angewendet wird, nutzt sehr kurze Infrarot-Lichtimpulse eines Titan-Saphir-Lasers, welche durch eine raffinierte Optik in Zeitabständen von gerade einmal 15 Pikosekunden (eine Pikosekunde ist ein Billionstel einer Sekude) nacheinander auf das Objekt treffen. Die reflektierten Signale werden dann von einem Sensor aufgenommen. Das Problem dabei ist, dass kein derzeit verfügbarer Fotochip eine so hohe zeitliche Auflösung schafft. Mit einem Trick gelang es den Forschern allerdings, unterschiedliche Bereiche eines Fotochips nacheinander zu belichten. So reichte dessen Geschwindigkeit aus. Der enstehende Film muss anschließend noch digital zusammengesetzt werden. Vor allem für die Grundlagenforschung und die Materialwissenschaft sehen die japanischen Forscher gute Anwendungsmöglichkeiten. In Zukunft wollen sie mit ihrer Messmethode auch Röntgenstrahlung, sichtbares Licht oder Terahertzwellen genauer unter die Lupe nehmen.

Mehr im Artikel des Fachmagazins Nature.





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