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云谲波诡,超高分辨率条纹相机可看清阿秒级变

日期:2019-09-24编辑作者:科技之门

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超高分辨率条纹相机可看清皮秒级变化

研究生物细胞内大分子浓度随时间变化的规律需要用到特殊的相机。以前这种国产相机的时间分辨率为几百皮秒到几千皮秒(1皮秒等于1万亿分之一秒)。但对于研究对象来说,这样的瞬间还是太长。一种国产的新型高性能条纹相机,时间分辨率达到皮秒级,则能把这一过程清晰记录下来。5月22日,由中科院西安光机所研制的这种高性能条纹相机通过了验收。这对于研究发育生物学、癌症发病机制、细胞疗法会有很大帮助。

在西安研制成功的高性能条纹相机。新华社记者李一博摄

科技日报西安5月22日电 研究生物细胞内大分子浓度随时间变化的规律需要用到特殊的相机。以前这种国产相机的时间分辨率为几百皮秒到几千皮秒(1皮秒等于1万亿分之一秒)。但对于研究对象来说,这样的瞬间还是太长。一种国产的新型高性能条纹相机,时间分辨率达到皮秒级,则能把这一过程清晰记录下来。22日,由中科院西安光机所研制的这种高性能条纹相机通过了验收。这对于研究发育生物学、癌症发病机制、细胞疗法会有很大帮助。

条纹相机是同时具备超高时间分辨与高空间分辨的唯一高端科学测量与诊断仪器,在时间分辨的超快现象研究中作用极大。高性能条纹相机项目负责人、中科院西安光机所所长赵卫说,条纹相机的研制涉及光学、光电子、超快电子学、微电子学、精密机械和计算机等多门学科,研制难度大。“国外在条纹相机技术上对我国实行严格封锁,条纹相机也对我实行严格的出口管制。”

在瞬息万变的自然界,人类能看到的景象其实只是“九牛一毛”。体育比赛中常用的高速摄影机,每秒拍摄的画面大约几百幅;市面上性能最好的单反相机,快门速度的极限为1/2000秒。这些都不足以让我们研究广泛存在于自然或科学技术研究中极其短暂的瞬态事件,例如植物的光合作用过程、超大规模集成电路所产生的电脉等等。5月22日上午,由中国科学院西安光学与精密机械研究所承担的国家重大科研装备研制项目“高性能条纹相机的研制”顺利通过验收,又一“国之重器”正式投入使用。

条纹相机是同时具备超高时间分辨与高空间分辨的唯一高端科学测量与诊断仪器,在时间分辨的超快现象研究中作用极大。高性能条纹相机项目负责人、中科院西安光机所所长赵卫说,条纹相机的研制涉及光学、光电子、超快电子学、微电子学、精密机械和计算机等多门学科,研制难度大。“国外在条纹相机技术上对我国实行严格封锁,条纹相机也对我实行严格的出口管制。”

2012年1月起,在中科院和财政部的支持下,西安光机所启动了国家重大科研装备研制项目——高性能条纹相机的研制,针对时间分辨率、动态范围和同步频率3个主要技术指标展开攻关,先后解决了各种工艺问题和工程实施难题,在各向异性聚焦电子光学系统设计、高性能光电阴极制作工艺、真空转移密封工艺、超快斜坡脉冲产生电路、电子脉冲时空调制等关键技术领域取得了多项创新性成果。

条纹相机是同时具备超高时间分辨与高空间分辨的唯一高端科学测量与诊断仪器,在时间分辨的超快现象研究中发挥着难以替代的作用。

2012年1月起,在中科院和财政部的支持下,西安光机所启动了国家重大科研装备研制项目——高性能条纹相机的研制,针对时间分辨率、动态范围和同步频率3个主要技术指标展开攻关,先后解决了各种工艺问题和工程实施难题,在各向异性聚焦电子光学系统设计、高性能光电阴极制作工艺、真空转移密封工艺、超快斜坡脉冲产生电路、电子脉冲时空调制等关键技术领域取得了多项创新性成果。

验收专家组一致认为,高性能条纹相机的所有技术指标均达到实施方案规定的考核指标要求,条纹相机已达到实用化,其整体性能达到国际先进水平,部分核心关键技术和工艺达到国际领先水平。

中国科学院院士侯洵告诉记者,这组高性能条纹相机的性能,可以在一秒内拍摄千亿至万亿幅图像画面,解决了我国条纹相机这一高端科学仪器受制于人的境况。

验收专家组一致认为,高性能条纹相机的所有技术指标均达到实施方案规定的考核指标要求,条纹相机已达到实用化,其整体性能达到国际先进水平,部分核心关键技术和工艺达到国际领先水平。

(原载于《科技日报》 2018-05-23 01版)

“条纹相机的研制涉及光学、光电子、超快电子学、微电子学、精密机械和计算机等多门学科,研制起点高、难度大。作为十分敏感的尖端技术,条纹相机的国际学术研究成果及器件设备的共享性很低,国外相关的技术对我国实行严格的封锁,对条纹相机也实行严格的出口管制。”侯洵说。

2012年1月起,中国科学院西安光学精密机械研究所启动“高性能条纹相机的研制”项目,针对高性能条纹相机的时间分辨率、动态范围和同步频率三个主要技术指标的提升,解决了条纹相机制备过程中存在的各种工艺问题和工程实施难题,在行波偏转板前置短磁聚焦电子光学系统设计、各向异性聚焦电子光学系统设计、高性能光电阴极制作工艺、真空转移密封工艺、超快斜坡脉冲产生电路、电子脉冲时空调制技术等关键技术领域取得了系列突破和多项创新性成果。

(原载于《文汇报》 2018-05-23 08版)

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