Европейские исследователи создали экспериментальную CMOS-камеру, чувствительность которой позволяет уловить отдельно взятый фотон света за миллионную долю секунды. Разработчики говорят, что камера найдет применение в самых разных областях науки и производства.
В основу разработки камеры положен принцип суперскоростной работы. Создателям пришлось выбирать между двумя технологиями - Time to Analogue Convertors (TAC) и Time to Digital Convertors (TDC), однако позже было решено объединить преимущества обеих технологий. В новой камере используется также и совершенно новый ультрабыстрый детектор.
"Технологии съемки за последние годы развиваются очень быстро, но спрос на научные решения из этой области развивается еще быстрее. Новая камера займется съемкой данных для такой перспективной отрасли научных исследований, как протеомика, изучающая различия между протеинами, входящими в состав организма человека", - говорят создатели новинки.
По их словам, камера была создана в рамках проекта Megaframe, в рамках которого ранее был создан прототип видеокамеры, способной за одну миллионную долю секунды заснять 1024 индивидуальных световых фотона. На данный процесс камера тратит всего-навсего 100 пикосекунд - за это время фотоны успевают добраться от источника до детектора камеры.
В новой фотокамере использована CMOS-матрица на базе технологии 0,13 микрометра и представляющая собой массив 32х32 пикселя. Над созданием подобной матрицы исследователи работали почти год. "За один снимок, длящийся 100 пикосекунд (одна миллионная доля секунды), камера успевает "увидеть" до 64 индивидуальных фотонов", - говорит Эдуардо Шарбон, один из создателей новинки.
Следующим шагом в создании сверхчеткого устройства стало создание соответствующей электронной начинки, способной также быстро конвертировать электромагнитные данные в двоичный код. Здесь по большей части были использованы детекторы на базе технологии TDC, так как они проще в создании и дешевле в массовом производстве.
Шарбон говорит, что камера создана таким образом, что каждый чип фактически работает всего с одним пикселем, поэтому производительность здесь максимальна, однако для слаженной работы все 1024 схемы пришлось создавать идеально синхронными. "Это очень сложная работа. Представьте, что вам нужно синхронизировать с точностью до секунды 1024 различных наручных часов", - говорит он.
Размер полученного пикселя на матрице составил в среднем 50х50 микрон "Даже с учетом таких размеров, может быть, что в реальности всего 1% матрицы будет задействован в индивидуальном снимке", - говорит он.
