Forscher der schwedischen Universität Lund haben die schnellste Kamera der Welt entwickelt. Diese liefert 5 Billionen Bilder pro Sekunde. Damit lassen sich sehr schnell vonstattengehende Prozesse beispielsweise in Chemie, Physik und Medizin auf Film bannen, auch solche, bei denen dieses bisher nicht möglich war. Die Aufnahmen werden mittels eines speziellen codierten Lichtblitzes realisiert. Zwar verschmelzen immer mehrere Lichtblitze in einer tatsächlichen Aufnahme, doch ein Algorithmus kann daraus die nötigen Einzelbilder für ein Video herausrechnen.
Hispeed Blitz
In Natur und Technik passieren viele wichtige Vorgänge in wenigen Pico- oder Femtosekunden, also winzigen Bruchteilen einer Sekunde. Das ist z. B. bei Explosionen, Plasmablitze oder viele chemische Reaktionen der Fall.
„Wir sind nun in der Lage, derart kurze Prozesse zu filmen“, sagt Elias Kristensson, Verbrennungsphysiker in Lund.
Zunächst ist die Kamera dazu da, blitzschnelle Vorgänge für die Forschung zu erfassen und sichtbar zu machen. Langfristig könnte die Technologie jedoch auch der Industrie nutzen. Während alltägliche Kameras und auch normale Hochgeschwindigkeitskameras einfach ein Bild nach dem anderen schießen, setzt das System der Schweden auf einen anderen Trick.
Ein spezieller Algorithmus rekonstruiert dabei aus einer Aufnahme codierte Information für mehrere Filmframes. Um das zu ermöglichen, erfolgt eine Beleuchtung mit Laserblitzen, die jeweils einen speziellen Code haben. Eine Aufnahme, die sich über mehrere Blitze erstreckt, enthält also die Signaturen all dieser Impulse. Der Algorithmus kann daher die Details jedes einzelnen codierten Impulses entschlüsseln.
Bewegt Bilder
Das System kann somit letztlich mit 5 Billionen Bildern pro Sekunde filmen, also mit einer Auflösung von 0,2 billionstels Sekunden. Dieser Geschwindigkeitsrekord bietet erstmals die Möglichkeit zu filmen, wie sich Substanzen während eines rasant voranschreitenden Prozesses verändern. Bislang konnte man nur mit Serien von Standbildern arbeiten, für die ein Experiment immer wieder wiederholt wurde. „Das Problem dabei ist, dass es extrem unwahrscheinlich ist, dass ein Prozess beim Wiederholen des Experiments gleich abläuft“, betont Kristensson.
Mit der neuen Kamera können er und seine Kollegen Vorgänge in Verbrennungsmotoren westlich genauer studieren und so zur Entwicklung effizienterer und sauberer Modelle beitragen. Denn die Funktion von Motoren beruht letztlich auf mehreren blitzschnellen Verbrennungsvorgängen auf molekularer Ebene. Auch andere Forscher sollen schon bald in den Genuss solcher Möglichkeiten kommen. Denn ein deutscher Hersteller hat bereits einen Prototyp entwickelt, der innerhalb von zwei Jahren marktreif sein sollte.
