加拿大國(guó)家科學(xué)研究學(xué)院（INRS）一個(gè)由超快成像專家梁金陽(yáng)（音譯）教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，與國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)合作，開(kāi)發(fā)出全球最快的相機(jī)，能夠?qū)崟r(shí)記錄紫外線（UV）范圍內(nèi)的光子。這項(xiàng)研究被刊登在第10期《激光與光子學(xué)評(píng)論》雜志的封面上。

按下快門(mén)，壓縮超快攝影就能夠?qū)崟r(shí)捕抓運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程，并提供無(wú)與倫比的分辨率。該相機(jī)首先會(huì)把時(shí)間和空間信息壓縮成圖像，然后利用重建算法將其轉(zhuǎn)換成視頻。

圖片來(lái)源：INRS官網(wǎng)

研制一種小型紫外測(cè)試儀

到目前為止，這項(xiàng)技術(shù)僅限于可見(jiàn)光和近紅外波長(zhǎng)，因此僅限于特定的物理事件。梁教授表示：“許多在很短時(shí)間尺度上發(fā)生的現(xiàn)象也會(huì)發(fā)生在很小的空間尺度上。要想觀察到它們，你需要探測(cè)較短的波長(zhǎng)。在紫外線甚至X射線范圍內(nèi)探測(cè)短波長(zhǎng)是朝著這個(gè)目標(biāo)邁出的重要一步。”

為了在這個(gè)新的波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行記錄，并將這一技術(shù)開(kāi)發(fā)成一種用戶友好型產(chǎn)品，研究人員通過(guò)學(xué)術(shù)界與業(yè)界的合作，與AxisPhotonique公司的Christian Yves Coté設(shè)計(jì)了一個(gè)小型的UV－CUP系統(tǒng)，系統(tǒng)中擁有一個(gè)用于同時(shí)檢測(cè)和編碼黑光的帶有圖紋的光陰極。梁教授表示：“和標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)一樣，我們的技術(shù)是被動(dòng)的。它并不發(fā)光，只是接收光。為此，我們的光陰極必須對(duì)以紫外光形式發(fā)出的光子敏感。這樣的設(shè)計(jì)令我們的技術(shù)成為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，可以很容易地集成到各種試驗(yàn)平臺(tái)中。”

梁教授與同樣是INRS教授的Francois Legare一起在先進(jìn)激光光源（ALLS）實(shí)驗(yàn)室制作和拍攝紫外線脈沖圖像。

重建問(wèn)題的分工

梁教授表示：“拍照只是工作的前半部分，它也必須重建。為了做到這一點(diǎn)，研究人員與波士頓大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了一種比標(biāo)準(zhǔn)算法更有效的新算法。該算法的特點(diǎn)在于對(duì)任務(wù)的分工，新算法不是將重建問(wèn)題作為一個(gè)整體來(lái)解決，而是將重建問(wèn)題分拆為一個(gè)個(gè)小問(wèn)題，然后逐個(gè)解決。”

由于硬件和軟件的創(chuàng)新，UV－CUP的成像速度達(dá)到了每秒0．5萬(wàn)億幀。它可以制作1500幀的大格式視頻。作為一個(gè)光速成像儀，UV－CUP可以實(shí)時(shí)看到飛行中的紫外光子。論文第一作者賴英明（音譯）表示：“能夠這么仔細(xì)地觀察宇宙中最快的物體，真是令人沉醉。”

該設(shè)備將被送往法國(guó)SOLEIL同步加速器研究實(shí)驗(yàn)室，以可視化一些物理現(xiàn)象。它可以捕獲激光等離子體的產(chǎn)生，這是推斷材料某些特性的必要現(xiàn)象，以及捕獲在醫(yī)學(xué)成像中識(shí)別與疾病相關(guān)的生物標(biāo)記很重要的紫外熒光。
責(zé)編AJX