Высокоскоростной атомно видео

Команда включая исследователей из кафедры химии в Университете Токио успешно снятое видео одиночных молекул в движении на 1600 кадров в секунду. Это в 100 раз быстрее, чем предыдущие опыты такого рода. Они достигли этого путем сочетания мощного электронного микроскопа с высокочувствительной камерой и дополнительной обработки изображения. Этот метод может помочь многим направлениям наноразмерных исследований.

Когда дело доходит до кино-и видеопродукции, количество изображений, захваченных или отображается каждый второй известен как кадров в секунду или FPS. Если видео захватывается на высоких фпс, но отображается на низких ФПС, эффект плавного замедления движения, которая позволяет воспринимать недоступные детали. Для справки, фильмов, показываемых в кинотеатрах, как правило, отображается в 24 кадров в секунду для более чем 100 лет. В последнее десятилетие или около того, специальные микроскопы и камеры позволили исследователям запечатлеть атомно-масштабных мероприятий около 16 кадров в секунду. Но новую технику вырос в почти 1,600 ФПС.

«Ранее, мы успешно захватили атомно-масштабных мероприятий в реальном времени», — сказал профессор Эйити проекта Накамура. «Наш трансмиссионный электронный микроскоп (ТЭМ) дает невероятное пространственное разрешение, но, чтобы увидеть детали малых физических и химических явлений, нужно высокое временное разрешение тоже. Именно поэтому мы преследовали метод захвата изображения, что намного быстрее, чем в предыдущих экспериментах, так что мы можем замедлить воспроизведение событий и видеть их в целом по-новому.»

Накамура и его команда использовали ТЭМ, как это имеет возможность разрешить объекты размером менее 1 Ангстрема или одной десятимиллиардной метра. Они придают устройство обработки изображений под названием прямого обнаружения электрона (ПСД) камеры. Эта камера обладает высокой чувствительностью и способен с высокой частотой кадров. Однако, даже с таким мощным микроскопом и чувствительные камеры, есть одно огромное препятствие, чтобы преодолеть, чтобы получить пригодные изображения: шум.

«Чтобы захватить высокий FPS, вам нужен датчик изображения с высокой чувствительностью, и большей чувствительностью, с высокой степенью визуального шума. Это неизбежный факт электронного машиностроения», — сказал проекта доцент Кодзи Харано. «Чтобы компенсировать этот шум и добиться большей ясности, мы использовали изображения техника обработки называется Шамболь общей вариации шумодав. Вы не можете понять, но вы, наверное, видели этот алгоритм в действии, как он широко использован для того чтобы улучшить качество изображения веб-видео».

Исследователи проверили свои настройки по визуализации вибрационный углеродных нанотрубок, которые размещены фуллерена (С60) молекулы, напоминающие граненые шарики сделаны из атомов углерода. Настройки визуализации захватили некоторые механические поведения никогда не видел на наноуровне. Как камушек в потрясенной Маракас, колебательного движения молекулы C60 в сочетании с колебаний контейнера нанотрубки углерода. Это видно только при высокой частоте кадров.

«Мы были приятно удивлены, что этот шумодав и обработка изображения показали невидимое движение молекул фуллерена», — сказал Харано. «Однако у нас еще есть серьезная проблема в том, что обработка происходит после того, как они захватили. Это означает, что визуальный эффект от эксперимента под микроскопом еще не в реальном времени, но с высокопроизводительных вычислений это может быть возможно, прежде чем слишком долго. Это может оказаться очень полезным инструментом для тех, кто исследовать микроскопический мир».

сделать разницу: спонсорские возможности