초당 156.3조 프레임으로 촬영하는 초고속 카메라

(Credit: INRS)

과학자들은 원자의 결합이나 빛의 전진, 세포 내에서 일어나는 화학 반응을 연구하기 위해 우리가 상상하기 힘든 짧은 시간에 여러 프레임의 사진을 찍는 초고속 카메라 기술을 연구해왔습니다. 이 분야에서 많은 연구를 진행해온 캐나다 퀘벡 대학의 INRS의 연구팀은 또 다시 기존 기록을 뛰어넘는 세계 최고 속도의 초고속 카메라를 개발했습니다. 이번에는 초당 156.3조 프레임을 기록해 이전 기록을 두 배 단축했다는 소식입니다.

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연구팀은 10년 전인 2014년에 compressed ultrafast photography (CUP) 기술을 통해 초당 1000억 프레임이라는 기록을 달성한 후 2018년에는 T-CUP라는 기술로 업그레이드 해 초당 10조 프레임의 고속 촬영 기술을 완성했습니다. 이후로도 지속적인 연구 결과 2020년에는 compressed ultrafast spectral photography (CUSP)라는 기술로 초당 70조 프레임의 기록을 수립했습니다.

INRS의 연구팀은 여기서 시간을 더 단축하기 위해 시간에 따라 주파수의 주기가 변하는 처프 (chirpe)를 이용한 swept-coded aperture real-time femtophotography (SCARF)를 개발했습니다. 아주 짧은 레이저를 발사해 반사되어 돌아오는 빛은 시간에 따라 주파수가 달라지면서 마치 무지개처럼 여러 색을 띄는 데 이 차이를 분석해서 아주 짧은 시간 동안에 일어나는 물체의 변화를 측정하는 것입니다.

초당 156.3조 프레임으로 관측해야 하는 현상이 무엇인지는 구체적으로 알 수 없지만, 이렇게 시간을 줄여나가면 과거엔 몰랐던 원자나 입자의 행동, 그리고 분자의 변화 모습을 확인할 수 있다고 합니다. 과연 어디까지 프레임을 늘릴 수 있을지도 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/technology/scarf-worlds-fastest-camera-156-3-trillion-frames-per-second/

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45820-z

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