INRS研究者､世界最速UVカメラを設計

October, 21, 2020, Quebec--l’Institut national de la recherche scientifique (INRS)の研究者､Jinyang Liang教授は､国際研究チームと協力して､リアルタイムでUVのフォトンをイメージングできる世界最高速カメラを開発した｡

　この研究成果は､Laser & Photonics Reviewsに発表されている｡ピコ秒(ps)で超高速イベントの画像を撮像する､圧縮超高速写真撮影(CUP)は､ワンクリックで全プロセスをリアルタイム､前例のない分解能で捉える｡空間と時間情報は､先ず画像に圧縮され､次に再構成アルゴリズムを利用して､ビデオに変換される｡

これまで､この技術は可視光と近赤外波長に限られていた｡物理的イベントの特殊なカテゴリーである｡｢非常に短いタイムスケールで起こる現象の多くは､極めて小さな空間スケールで起こる｡それらを見るためには､もっと短い波長を検知する必要がある｡UVあるいはX線範囲でこれをすることは､この目標への注目すべき一歩である｣と研究リーダー､Jinyang Liangは話している｡

この新しい波長範囲を記録し､技術を使いやすくする開発で､研究チームは､Axis Photonique IncのChristian‐Yves Côtéとともに､コンパクトなUV-CUPシステムを開発した｡その新しいシステムの特徴は､パタン化されたフォトカソード(光電陰極)である｡これを使って､｢ブラックライト｣を同時に検出し､エンコードする｡｢標準カメラのように､われわれの技術はパッシブである｡それは光を発生しない｡受光するのである｡したがって､われわれのフォトカソードは､UV光として放出されるフォトンに対して高感度でなければならなかった｡この設計は､われわれの技術を無類なシステムにしている｡つまり様々な実験プラットフォームに簡単に組みこむことができる｣とJinyang Liangは説明している｡同氏は､ポスドク以来､CUPの開発に貢献してきた｡

Liangは､INRS教授､François Légaréと協働して､Advanced Laser Light Source (ALLS)で､UVパルスを生成し､撮像した｡

ハードウエアとソフトウエア両方のイノベーションで､UV-CUPは,イメージング速度､0.5兆fpsである｡大きなフォーマットで1500フレームのビデオを生成する｡光速度イメージャとして､UV-CUPは,リアルタイムでUVフォトン飛行を見ている｡

それは世界最速カメラであるが､デバイスはまだ改善できる｡例えば､使用されるフォトカソードが効率を制約しているので､研究チームは､他のタイプの材料を研究する考えである｡再構成に関しては､Jinyang Liangによると､そのアルゴリズムは品質を大きく改善したが､まだ非常に長い時間がかかる｡スピードアップのために､同氏は､Tiago Falk教授と協力して､改善のために人工知能を使う｡

研究プロジェクトの残りのためにカメラは,フランスのSOLEIL シンクロトロン研究所送られ､様々な物理現象を可視化する｡これらの将来のテスト中にそれは､レーザによるプラズマ生成を捉えることができる｡これは､材料のある特性､UV蛍光の推論に重要な現象である｡UV蛍光は､病気に関連するバイオマーカー確定するための医療イメージングで重要である｡

(詳細は､https://inrs.ca/)