CUSP-Technologie 05.05.2020, 15:40 Uhr

Forscher entwickeln schnellste Kamera der Welt

Forscher der US-Uni Caltech haben eine Hochgeschwindigeitskamera entwickelt, die unfassbare 70 Billionen Bilder pro Sekunde aufnehmen kann: Damit lassen sich neue Welten erschließen.

Den Zerfall von Molekülen live beobachten: Mit der CUSP-Technologie wäre es möglich. Foto: panthermedia.net/IgorTishenko

Den Zerfall von Molekülen live beobachten: Mit der CUSP-Technologie wäre es möglich.

Foto: panthermedia.net/IgorTishenko

Angeblich schießt Lucky Luke schneller als sein Schatten. Müsste der Comicheld seine Fähigkeiten mithilfe von Bildern wissenschaftlich beweisen, könnte er das jetzt.

Denn ein Forscherteam der US-Spitzenuni California Institute of Technology (Caltech) hat jetzt eine Hochgeschwindigkeits-Kamera entwickelt, die schneller ist als alles bisher Dagewesene.

Schnellste Kamera der Welt schafft 70 Billionen Bilder pro Sekunde

Mit der neuen Technologie ist es laut den Entwicklern möglich, 70 Billionen Bilder pro Sekunde zu schießen. Das ist schnell genug, um Lichtwellen in Bewegung zu erfassen oder den Zerfall von Molekülen zu beobachten. Zum Vergleich: Die besten Kameras in Smartphones können Zeitlupenaufnahmen mit allerhöchstens 1.000 Bildern pro Sekunde aufnehmen. Gute Profigeräte schaffen mehrere Tausend Bilder. Und selbst mit der bisherigen Rekordhalterin unter den Extremschnellkameras konnte man „nur“ zehn Billionen Bilder pro Sekunde schießen.

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Entwickelt hat die Technologie, die sich „komprimierte ultraschnelle Spektralfotografie“ (engl. CUSP) nennt, ein Team unter dem Medizintechnik-Professor Lihong Wang an der Caltech.  Die Kameratechnologie ähnelt früheren von ihm gebauten schnellen Kameras, wie etwa dem phasensensitiven Gerät für komprimierte ultraschnelle Fotografie (engl. pCUP), das eine Billion Bilder pro Sekunde aufnehmen kann. Und mit der „komprimierten ultraschnellen Fotografie“ (engl. CUP) erreichte das Team 2014 eine Höchstgeschwindigkeit von 100 Milliarden Bildern pro Sekunde. 2018 entwickelten die Forscher CUP weiter: Mit der sogenannten T-CUP-Technologie waren sie in der Lage, zehn Billionen Bilder pro Sekunde aufzunehmen. CUSP ist sieben mal schneller und könnte einerseits helfen, extrem schnelle Vorgänge in der Grundlagenphysik zu erforschen und andererseits Impulsgeber bei der Entwicklung von winziger und empfindlicher Elektronik sein.

Anwendung in der Kernfusion

„Wir stellen uns Anwendungen im Kontext einer Vielzahl von extrem schnellen Phänomene vor, etwa bei ultrakurzer Lichtausbreitung, Wellenausbreitung, Kernfusion, Photonentransport in Wolken und biologischen Geweben oder beim fluoreszierenden Zerfall von Biomolekülen“, so Wang.

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Bei der CUSP-Technologie kombinieren die Forscher einen Laser, der extrem kurze Laserlichtimpulse mit einer Dauer von nur einer Femtosekunde (eine Billionstel Sekunde) aussendet, mit einer Optik und einer speziellen Kamera. Das Optiksystem teilt diese extrem kurzen Impulse in noch kürzere Blitze auf, die auf den Spezialsensor in der Kamera treffen und ein Bild erzeugen. Und das passiert bis zu 70 Billionen Mal in nur einer einzigen Sekunde.

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Von Peter Sieben
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