5月22日,,由中科院西安光學(xué)與精密機械研究所(以下簡稱中科院西安光機所)承擔(dān)的國家重大科研裝備研制項目“高性能條紋相機的研制”順利通過驗收,,標志著我國具有自主產(chǎn)權(quán)的高性能條紋相機進入實用階段。
具備同時測量超高時間分辨率與高空間分辨率的唯一高端科學(xué)儀器
超快現(xiàn)象(持續(xù)時間小于1微秒即百萬分之一秒)廣泛存在于自然或科學(xué)技術(shù)研究中。例如,,植物的光合作用過程,、超大規(guī)模集成電路所產(chǎn)生的電脈沖,、化學(xué)反應(yīng)的分子動力學(xué)過程,、生物材料熒光發(fā)射、激光器產(chǎn)生的超短激光脈沖,、強光與物質(zhì)相互作用物理過程等,,其發(fā)生的時間多在皮秒、飛秒甚至阿秒量級范圍內(nèi),。
中科院西安光機所所長趙衛(wèi)說:“超快現(xiàn)象研究對自然科學(xué),、能源、材料,、生物,、光物理、光化學(xué),、激光技術(shù),、強光物理、高能物理等研究及技術(shù)領(lǐng)域具有重要意義,。但是捕捉這種現(xiàn)象,,靠人眼和普通相機是不行的?!?/p>
中國科學(xué)院院士侯洵說:“我們?nèi)祟愌劬Φ姆直婺芰κ?/24秒,,也就是說,任何變化快于1/24秒的過程,,我們眼睛是看不清楚的,。事情發(fā)生了,眼睛只能看到的是起始的情況和最終的情況,,中間的過程是看不清楚的,。”
那么,,該借助什么儀器來捕捉超快現(xiàn)象呢,?答案是高性能條紋相機。
趙衛(wèi)說:“高性能條紋相機是具備能夠同時測量超高時間分辨率(皮秒和飛秒),,與高空間分辨率(微米)的唯一高端科學(xué)儀器,,涉及的儀器和技術(shù)已接近物理極限,代表了當(dāng)前光電診斷技術(shù)的最高水平?!?/p>
“高性能條紋相機主要是提高了人類的時間分辨能力,。”侯洵說,,“通俗來說,條紋相機把時間分辨率轉(zhuǎn)換成空間分辨率,。舉個例子,,假如有一隊人依次進入一個房間,如果你想弄清楚誰先進來誰后進來,,一個辦法就是讓先進來的人站屋子的一頭,,后面進來的人依次排在他旁邊站隊。最后根據(jù)空間上他們站的位置,,就可以清楚地知道誰先來誰后來,。”
侯洵進一步解釋,,“一束光照射光電陰極,,光照在上面時會發(fā)出電子,那么,,當(dāng)然先到的光發(fā)出的電子也在前面,。電子進來之后,我們就可以用電磁場來操縱,,就是掃描,。電子經(jīng)過掃描之后,假如第一個來的電子坐在最左邊,,第二個在它之后,,后面依次類推。然后根據(jù)它們的空間位置成像,,看到圖像中的空間位置就可以推斷出時間順序了,。”