A equipe do professor Jinyang Liang, especialista em imagem ultrarrápida do Institut national de la recherche scientifique (INRS), em colaboração com uma equipe internacional de pesquisadores, desenvolveu a câmera mais rápida do mundo capaz de registrar fótons na faixa ultravioleta (UV) em tempo real. Esta pesquisa original é destaque na capa da décima edição da revista. Resenhas de laser e fotônica .

A fotografia ultrarrápida compactada (CUP) captura todo o processo em tempo real e em resolução incomparável com apenas um clique. As informações espaciais e temporais são primeiro compactadas em uma imagem e, em seguida, usando um algoritmo de reconstrução, é convertido em um vídeo.

Desenvolvendo um instrumento compacto para UV

Até agora, esta técnica foi limitada a comprimentos de onda visível e infravermelho próximo, e, portanto, para uma categoria específica de eventos físicos. "Muitos fenômenos que ocorrem em escalas de tempo muito curtas também ocorrem em uma escala espacial muito pequena. Para vê-los, você precisa sentir comprimentos de onda mais curtos. Fazer isso nas faixas de UV ou mesmo de raios-X é um passo notável em direção a esse objetivo, "diz Jinyang Liang, quem conduziu o estudo.

Para gravar nesta nova faixa de comprimentos de onda e desenvolver a técnica em um produto amigável, pesquisadores projetaram um sistema UV-CUP compacto com Christian Yves Côté da Axis Photonique Inc. por meio de uma colaboração academia-indústria. O novo sistema apresenta um fotocátodo padronizado, que é usado para detectar e codificar luz negra simultaneamente. "Como uma câmera padrão, nossa tecnologia é passiva. Não produz luz; ele o recebe. Portanto, nosso fotocátodo tinha que ser sensível aos fótons emitidos como luz ultravioleta. Este design torna nossa técnica um sistema autônomo que pode ser facilmente integrado em várias plataformas experimentais, "diz Jinyang Liang, que tem contribuído para o desenvolvimento do CUP desde o pós-doutorado.

Liang trabalhou com François Légaré, também professor do INRS, para gerar e obter imagens de pulsos de UV no laboratório Advanced Laser Light Source (ALLS).

Dividindo o Problema da Reconstrução

"Tirar a foto é apenas a primeira metade do trabalho, "diz Jinyang Liang." Também tem que ser reconstruído. "Para fazer isso, os pesquisadores desenvolveram um novo algoritmo, mais eficiente do que algoritmos padrão, por meio de sua colaboração com a Boston University. Sua força vem de uma divisão de tarefas. "Em vez de resolver o problema de reconstrução como um caroço, o algoritmo divide a reconstrução em problemas menores que ele trata individualmente, "explica o professor Liang.

Com as inovações em hardware e software, O UV-CUP tem uma velocidade de imagem de 0,5 trilhão de quadros por segundo. Produz vídeos com 1.500 frames em grande formato. Como um gerador de imagens à velocidade da luz, O UV-CUP vê fótons UV voando em tempo real. "Sempre me fascina quando você pode observar o objeto mais rápido do universo com tantos detalhes, "diz Yingming Lai, Mestranda do INRS e primeira autora do artigo.

O dispositivo desenvolvido por meio desta colaboração internacional será enviado ao laboratório de pesquisa SOLEIL Synchrotron na França para visualizar fenômenos físicos. Ele pode capturar a geração de plasma a laser, um fenômeno que é essencial para deduzir certas propriedades dos materiais, e fluorescência UV, o que é importante em imagens médicas para identificar biomarcadores ligados a doenças.