5月22日,由中科院西安光學(xué)與精密機(jī)械研究所(以下簡(jiǎn)稱中科院西安光機(jī)所)承擔(dān)的國(guó)家重大科研裝備研制項(xiàng)目“高性能條紋相機(jī)的研制”順利通過(guò)驗(yàn)收,標(biāo)志著我國(guó)具有自主產(chǎn)權(quán)的高性能條紋相機(jī)進(jìn)入實(shí)用階段。
具備同時(shí)測(cè)量超高時(shí)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(shí)間小于1微秒即百萬(wàn)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(guò)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(dòng)力學(xué)過(guò)程、生物材料熒光發(fā)射、激光器產(chǎn)生的超短激光脈沖、強(qiáng)光與物質(zhì)相互作用物理過(guò)程等,其發(fā)生的時(shí)間多在皮秒、飛秒甚至阿秒量級(jí)范圍內(nèi)。
中科院西安光機(jī)所所長(zhǎng)趙衛(wèi)說(shuō):“超快現(xiàn)象研究對(duì)自然科學(xué)、能源、材料、生物、光物理、光化學(xué)、激光技術(shù)、強(qiáng)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(jī)是不行的。”
中國(guó)科學(xué)院院士侯洵說(shuō):“我們?nèi)祟愌劬Φ姆直婺芰κ?/24秒,也就是說(shuō),任何變化快于1/24秒的過(guò)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(guò)程是看不清楚的?!?/p>
那么,該借助什么儀器來(lái)捕捉超快現(xiàn)象呢?答案是高性能條紋相機(jī)。
趙衛(wèi)說(shuō):“高性能條紋相機(jī)是具備能夠同時(shí)測(cè)量超高時(shí)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(jī)主要是提高了人類的時(shí)間分辨能力?!焙钿f(shuō),“通俗來(lái)說(shuō),條紋相機(jī)把時(shí)間分辨率轉(zhuǎn)換成空間分辨率。舉個(gè)例子,假如有一隊(duì)人依次進(jìn)入一個(gè)房間,如果你想弄清楚誰(shuí)先進(jìn)來(lái)誰(shuí)后進(jìn)來(lái),一個(gè)辦法就是讓先進(jìn)來(lái)的人站屋子的一頭,后面進(jìn)來(lái)的人依次排在他旁邊站隊(duì)。最后根據(jù)空間上他們站的位置,就可以清楚地知道誰(shuí)先來(lái)誰(shuí)后來(lái)?!?/p>
侯洵進(jìn)一步解釋,“一束光照射光電陰極,光照在上面時(shí)會(huì)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(jìn)來(lái)之后,我們就可以用電磁場(chǎng)來(lái)操縱,就是掃描。電子經(jīng)過(guò)掃描之后,假如第一個(gè)來(lái)的電子坐在最左邊,第二個(gè)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(shí)間順序了?!?/p>