Um grupo de investigadores do Instituto Nacional de Investigação Científica (INRS), no Canadá, criou uma câmara científica extremamente rápida que capta imagens a uma velocidade de codificação de 156,3 terahertz (THz) para pixéis individuais – o equivalente a 156,3 biliões de imagens por segundo.
Denominada SCARF (swept-coded aperture real-time femtophotography), a câmara de nível de investigação poderá conduzir a descobertas em campos que estudam micro-eventos, que surgem e desaparecem demasiado depressa para os sensores científicos mais caros.
A SCARF captou com êxito acontecimentos ultra-rápidos como a absorção num semicondutor e a desmagnetização de uma liga metálica. A investigação poderá abrir novas fronteiras em áreas tão diversas como a mecânica das ondas de choque ou o desenvolvimento de medicamentos mais eficazes.
A equipa de investigação foi liderada pelo professor Jinyang Liang, pioneiro de renome mundial no domínio da fotografia ultra-rápida, que se baseou nas suas descobertas de um estudo separado realizado há seis anos. A investigação actual foi publicada na revista Nature, resumida num comunicado de imprensa do INRS e noticiada pela primeira vez pelo Science Daily.
O professor Liang e a empresa adaptaram a sua investigação como uma nova abordagem às câmaras ultra-rápidas. Normalmente, estes sistemas utilizam uma abordagem sequencial, capturam imagens uma de cada vez e juntam-nas para observar objectos em movimento. Mas essa abordagem tem limitações. “Por exemplo, fenómenos como a remoção por laser de femtossegundos (uma unidade de medida de tempo), a interacção de ondas de choque com células vivas e o caos óptico não podem ser estudados desta forma”, afirmou Liang.
“A SCARF supera estes desafios. A sua modalidade de imagem permite varrer de forma ultra-rápida uma abertura codificada estática, sem cortar o fenómeno ultra-rápido. Isto permite taxas de codificação de sequência completa de até 156,3 THz para pixéis individuais numa câmara com um dispositivo de carga acoplada (CCD). Estes resultados podem ser obtidos num único disparo a taxas de fotogramas e escalas espaciais ajustáveis, tanto no modo de reflexão como no modo de transmissão”, escreveu Julie Robert, responsável pela comunicação do INRS, num comunicado.
De acordo com o portal Sapo, isto significa que a câmara utiliza uma modalidade de imagem computacional para captar informações espaciais, deixando a luz entrar no seu sensor em momentos ligeiramente diferentes.
O facto de não ter de processar os dados espaciais no momento é parte do que permite à câmara captar esses impulsos laser “chirped” extremamente rápidos, até 156,3 biliões de vezes por segundo. Os dados brutos das imagens podem então ser processados por um algoritmo de computador que descodifica as entradas escalonadas no tempo, transformando cada um dos biliões de fotogramas numa imagem completa.
Embora a SCARF se destine mais à investigação do que aos consumidores, a equipa já está a trabalhar com duas empresas, a Axis Photonique e a Few-Cycle, para desenvolver versões comerciais, presumivelmente para colegas de outras instituições de ensino superior ou científicas.
