人類在追求突破“衍射極限”(指一個(gè)理想點(diǎn)物經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像,由于衍射的限制,不可能得到理想像點(diǎn))空間分辨的同時(shí),,也在不遺余力地追求能夠?qū)崿F(xiàn)“分子電影”那樣的時(shí)間分辨成像工具,。與顯微技術(shù)用來觀測(cè)微觀世界的空間放大,是人眼空間分辨能力的延伸類似,,超高速成像則是觀測(cè)瞬態(tài)事件的時(shí)間放大,,是人眼時(shí)間分辨能力的延長(zhǎng)。
所謂瞬態(tài)事件,,是指持續(xù)時(shí)間小于1微秒的超快現(xiàn)象,,這種現(xiàn)象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、半導(dǎo)體材料的載流子壽命,、化學(xué)反應(yīng)的分子動(dòng)力學(xué)過程,、生物材料的熒光發(fā)射、激光器產(chǎn)生的超短激光脈沖,、強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用的物理過程等,,多在皮秒、飛秒甚至阿秒量級(jí)范圍內(nèi),。
要知道,,1皮秒相當(dāng)于1秒/1萬億。光可在1秒鐘內(nèi)繞地球7圈半,,而在1皮秒內(nèi)只能傳播0.3毫米,,在1飛秒內(nèi)也就能走0.3微米,還不到一根頭發(fā)絲的百分之一,。
“這些超快現(xiàn)象的研究對(duì)自然科學(xué),、能源、材料、光生物,、光物理,、光化學(xué)、激光技術(shù),、強(qiáng)光物理,、高能物理等均具有重要意義。而觀測(cè),、記錄和分析這些現(xiàn)象又依賴于高時(shí)間分辨的診斷儀器,。”中國(guó)科學(xué)院西安光機(jī)所所長(zhǎng)趙衛(wèi)說,。
對(duì)神奇現(xiàn)象的研究唯快難破,,中國(guó)科學(xué)院院士侯洵告訴記者,“人眼的時(shí)間分辨能力是二十四分之一秒,,也就是說,,任何變化快于二十四分之一秒的過程,我們眼睛是看不清楚的,。事情發(fā)生后,,眼睛只能看到起始情況和最終情況,不具備對(duì)中間過程的分辨能力”,。
目前,性能最好的普通照相機(jī)可每秒拍攝2000張圖像,,但面對(duì)超快現(xiàn)象卻束手無策,。那么,運(yùn)用條紋相機(jī)就能做到嗎,?
趙衛(wèi)介紹,,條紋相機(jī)是同時(shí)具備超高時(shí)間分辨(皮秒—飛秒級(jí))與高空間分辨(微米級(jí))的唯一高端科學(xué)測(cè)量與診斷儀器。它涉及的儀器和技術(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,,是實(shí)現(xiàn)微觀和超快過程探測(cè)的必要手段。