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超高速多帧数字X射线摄像机问世:曝光仅需1.5纳秒

2016-06-06 20:38 常丽君 科技日报 阅读 0
核心摘要: 美国桑迪亚国家实验室联合多家机构开发出世界最快的多帧数字X射线摄像机(UXI),曝光时间仅1.5纳秒,比现有最佳摄像机快25倍。该设备以极高时间分辨率连续拍摄,可捕捉核聚变等高速实验中的关键瞬间,已在Z-射束激光装置和国家点火装置上成功应用。未来计划将成像时间缩短至20皮秒,推动高能量密度物理诊断技术发展。

美国桑迪亚国家实验室与多家机构合作,成功研制出目前世界上最快的多帧数字X射线摄像机(UXI),其曝光时间仅需1.5纳秒,比现有最佳数字摄像机快25倍。这一突破性进展将极大提升高能量密度物理实验的诊断能力。

在核聚变实验中,物理学家常因图像采集速度不足而错过关键瞬间,导致实验失败。桑迪亚物理学家约翰·波特表示:“我们需要更精细的时间分辨率来捕捉快速变化的事件,从而改进模型并提高实验成功率。”为此,来自“国家诊断计划”(NDP)合作联盟的专家一致同意,通过改进高速摄像机性能,推动下一代诊断设备的发展。

传统CCD摄像机虽能拍摄单张超快图像,但无法以1.5纳秒的时间间隔连续拍照。UXI则能以极高的时间分辨率进行多帧拍摄,揭示此前无法观测的微小时空尺度事件。桑迪亚团队主管格雷格·罗切奥指出:“UXI让我们能够以更精细的尺度检查图像,找到超出当前观察能力的关键现象。”

负责传感器开发的桑迪亚团队主管麦克·霍姆斯强调:“技术和资金限制曾使高精度、低成本的联网UXI难以实现,但我们的合作克服了这些障碍。目前,该摄像机已在桑迪亚的Z-射束激光装置和劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置上成功进行了数百次实验。”未来,团队计划与通用原子公司合作,在一年内将成像时间进一步缩短至20皮秒范围。

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