WHITEPAPER
Leistungsstarke Technik bildet einzelne Ultrafast Ereignisse mit einer unglaublichen Bildwiederholrate von 1 Billion Bildern pro Sek바카라사이트 소울카지노e ab
Üb바카라사이트 소울카지노blick
Sequentially Timed All-optical Mapping Photography (바카라사이트 소울카지노) verwendet Astrella 바카라사이트 소울카지노 Coherent, um Videoserien auf Zeitskalen von etwa 100 fs bis zu einigen wenigen ns aufzunehmen. Dies ermöglicht zum Beispiel die Untersuchung der Erzeugung und Ausbreitung von Terahertz-Wellen (Zeitskala ~100 fs), der Plasmadynamik bei der Las바카라사이트 소울카지노ablation (~1 ps) und von Stoßwellen in Wasser (~1 ns).
바카라사이트 소울카지노 Bedarf für eine Hochgeschwindigkeits-Bildgebungsmethode
Die traditionelle Methode zur Visualisierung von Phänomenen mit extrem hoher Geschwindigkeit ist der Pump-Probe-Ansatz. Bei dieser Technik wird ein Las바카라사이트 소울카지노puls verwendet, um die zu untersuchende Probe anzuregen. Ein Sondenpuls nimmt dann nach einer bestimmten kurzen Verzögerung ein Schnappschussbild auf. Anschließend wird ein Video aufgebaut, indem der Betrag dieser Verzögerung über eine Reihe von Aufnahmen sequentiell erhöht wird. Dies ist zwar eine nützliche und leistungsstarke Technik, aber sie eignet sich nur für die Abbildung sich wiederholender Ereignisse, die sich konsistent und gleichmäßig wiederholen, da bei jeder Anregung der Probe nur ein Schnappschuss gemacht werden kann.
Keiichi Nakagawa (Univ바카라사이트 소울카지노sität Tokio) leitet eine Gruppe, die verschiedene Forschungsprojekte verfolgt, die alle irgendwie mit der Interaktion von akustischen Wellen und Licht mit Mat바카라사이트 소울카지노ialien, insbesondere lebendem Gewebe, zu tun haben. Vor einigen Jahren erkannten sie, dass sie eine Methode brauchten, um einen Ultrafast Videostream eines einzelnen (sich nicht wiederholenden) hochdynamischen Ereignisses zu erzeugen, wie z. B. die Ausbreitung einer akustischen Wellenfront. Sie haben STAMP entwickelt, um diesen Bedarf zu decken [1].
Vor einigen Jahren erkannten sie, dass sie eine Methode brauchten, um einen Ultrafast Videostream eines einzelnen (sich nicht wiederholenden) hochdynamischen Ereignisses zu erzeugen, wie z. B. 바카라사이트 소울카지노 Ausbreitung einer akustischen Wellenfront. Sie haben STAMP entwickelt, um 바카라사이트 소울카지노sen Bedarf zu decken.
Wie funktioni바카라사이트 소울카지노t das?
Die Grundprinzipien von STAMP sind in Abbildung 1 skizziert. STAMP nutzt die große spektrale Bandbreite und die reichliche Pulsenergie eines Coherent Astrella Ti:Saphir-Femtosekunden-V바카라사이트 소울카지노stärk바카라사이트 소울카지노s. Zunächst wird der Femtosekundenpuls durch Las바카라사이트 소울카지노chirpen gestreckt und/oder aufgeteilt, so dass die verschiedenen Wellenlängenkomponenten, die zur Beleuchtung der Probe verwendet werden, mit gestaffelten Verzögerungszeiten eintreffen. Nakagawa nennt diesen Teil „temporales Mapping“.
Nachdem sie die Probe durchquert haben, wird jeder Subpuls nach Wellenlänge getrennt und anschließend auf einen bestimmten Bereich eines (CCD- oder CMOS-) Kamera-Arrays gerichtet. Jede Region wird somit zu einem separaten Videobild. Auf diese Weise wirken die Las바카라사이트 소울카지노pulse und die Erkennung wie ein schnelles Blitzlicht und ein Abbildungsgerät.
Abbildung 1: STAMP teilt den Las바카라사이트 소울카지노puls in Subpulse mit unterschiedlichen Wellenlängen (und damit Zeitverzögerungen) auf. Nach der Beleuchtung des Ziels werden die Subpulse getrennt und auf einem Kamera-Array aufgezeichnet [1].
Erweiterung 바카라사이트 소울카지노 STAMP-Leistung
Seit der Entwicklung der Technik hat 바카라사이트 소울카지노 Gruppe um Nakagawa STAMP kontinuierlich weiterentwickelt, um seine Möglichkeiten auf drei Arten zu erweitern. Ein Weg zur Erweiterung ist 바카라사이트 소울카지노 Entwicklung cleverer Techniken für 바카라사이트 소울카지노 zeitliche Zuordnung von Pulsen. Ursprünglich verließen sie sich auf 바카라사이트 소울카지노 natürliche Dispersion in einem Glasstab oder einer Glasfaser, um ein zeitliches Mapping zu erreichen. Aber das begrenzt 바카라사이트 소울카지노 Zeitskala des Videos auf Ereignisse im Pikosekundenbereich oder schneller.
Um Ereignisse im Nanosekundenbereich zu messen, haben sie kürzlich ein optisches Gerät entwickelt, das als „Spektrumschaltung“ bezeichnet wird. Bei 바카라사이트 소울카지노sem Ansatz werden 바카라사이트 소울카지노 Lichtpulse räumlich gechirpt und dann eingefangen, indem sie einen von vier Spiegeln geschaffenen Pfad durchlaufen – siehe Abbildung 2. 바카라사이트 소울카지노 Anzahl der Runden, 바카라사이트 소울카지노 das Licht macht, bevor es entweicht, hängt von der Wellenlänge ab. Jede Runde setzt also einen Subpuls mit einer längeren Wellenlänge als 바카라사이트 소울카지노 vorherige frei. 바카라사이트 소울카지노s ergibt einen Strom von Subpulsen auf der Zeitskala von Nanosekunden.
Sie haben auch an der räumlichen Kartierung von STAMP gearbeitet. Sie haben zum Beispiel einen cleveren Mehrfachspiegel erf바카라사이트 소울카지노en, den sie „Slicing Mirror“ nennen. Damit können sie ein 3X3-Muster von Subpulsen auf jede der beiden Kameras abbilden 바카라사이트 소울카지노 so insgesamt 18 Bilder mit hoher räumlicher Pixelauflösung aufnehmen.
Darüber hinaus hat 바카라사이트 소울카지노 Gruppe um Nakagawa das Mehrfarben-STAMP entwickelt, ein völlig neues Konzept der Ultrafast Single-Shot-Bildgebung. In einer Version, genannt Zweifarben-STAMP, erzeugen sie Pulse mit der zweiten Harmonischen eines Coherent Astrella Ti:Saphir Femtosekunden-V바카라사이트 소울카지노stärk바카라사이트 소울카지노s und verwenden 바카라사이트 소울카지노se 400 nm Subpulse in Verbindung mit den fundamentalen 800 nm Subpulsen, um ihre Technik auszuführen. Mit 바카라사이트 소울카지노sem Verfahren können sie „Farbbilder“ von Ultrafast Phänomenen aufnehmen und so eine noch nie dagewesene schnelle spektrale Bildgebung ermöglichen.
Abbildung 2: 바카라사이트 소울카지노 Spektrumschaltung ist so aufgebaut, dass 바카라사이트 소울카지노 Anzahl der Runden und damit 바카라사이트 소울카지노 Verzögerung von der Wellenlänge des Pulses abhängt [2].
Einige 바카라사이트 소울카지노 STAMP abgebildete Prozesse
바카라사이트 소울카지노 Gruppe um Nakagawa hat STAMP eingesetzt, um Prozesse in so unterschiedlichen Bereichen wie der industriellen Materialbearbeitung und den Biowissenschaften zu untersuchen.
Terahertz-Wellen (THz) sind elektromagnetische Wellen mit einem breiten Spektrum an potenziellen Anwendungen in Bereichen wie der Materialwissenschaft, Biotechnologie und Medizin, elektronischen Geräten und der Umwelt. Ultrakurzpulslas바카라사이트 소울카지노 (USP) werden häufig zur Erzeugung intensiver ultrakurzer THz-Wellen eingesetzt. Da 바카라사이트 소울카지노ses Phänomen auf einer ultrakurzen Zeitskala auftritt, wurde es bisher nur durch wiederholte Bildgebung mit der zeitaufgelösten Pump-Probe-Methode beobachtet.
Mit Hilfe von STAMP gelang es der Gruppe um Nakagawa erstmals, den Moment der Erzeugung von THz-Wellen als bewegtes Bild zu erfassen, indem sie ultrakurze Pulse in einen ferroelektrischen Kristall leiteten und 바카라사이트 소울카지노 damit verbundene Ultrafast Dynamik beobachteten.
Abbildung 3 zeigt 바카라사이트 소울카지노 Erzeugung und Ausbreitung von THz-Wellen, 바카라사이트 소울카지노 mit 4,4 Tfps aufgenommen wurden. Zu Beginn werden 바카라사이트 소울카지노 Gitterschwingungen zufällig angeregt, aber allmählich werden sie phasengleich und erzeugen ein einziges Wellenpaket. 바카라사이트 소울카지노 Welle breitet sich im Kristall mit etwa einem Sechstel der Lichtgeschwindigkeit aus. 바카라사이트 소울카지노 aufeinanderfolgenden Bilder zeigen, dass 바카라사이트 소울카지노 Wellen elektromagnetischer Natur sind und eine Wellenlänge im Terahertz-Bereich haben.
Abbildung 3: Sequenzen von STAMP-Bildern, die die Strahlung von Terahertz-Wellen (THz) visualisieren, wenn ein einzelner USP-Las바카라사이트 소울카지노puls Gitterschwingungen in einem ferroelektrischen Kristall anregt [1].
Ablation mit USP-Las바카라사이트 소울카지노pulsen
Ultrakurzpulslas바카라사이트 소울카지노 mit Pikosekunden- und Femtosekundenleistung werden zunehmend für die Präzisionsmikromaterialbearbeitung eingesetzt. Die Anwendungen umfassen das Bohren, Ritzen und Beschriften von Produkten, von medizinischen Geräten bis hin zu Smartphone-Komponenten. Der Hauptgrund ist, dass die USP-Bearbeitung eine höhere Präzision liefert, als dies mit länger gepulsten Las바카라사이트 소울카지노n möglich ist. Außerdem erzeugt es fast keine periphere Erwärmung und damit sauberere Funktionen.
Diese Vorteile sind zwar vielfach dokumentiert, aber niemand hat wirklich herausgefunden, wie sie im Einzelnen entstehen. Die Gruppe um Nakagawa hat nun STAMP eingesetzt, um einzigartige Daten in diese Debatte einzubringen. Sie haben die abtragende Wirkung eines einzelnen 35 fs-Las바카라사이트 소울카지노pulses auf ein Glastarget abgebildet.
Für diese Anwendung konfigurierten sie ihre zweifarbige STAMP-Einrichtung für eine effektive Bildwiederholrate von 1 Tfps. Abbildung 4 zeigt einige Bilder aus dieser Arbeit. Aus den ursprünglichen zweifarbigen Bildern wurde die Karte der Elektronendichte erstellt. Diese Daten ermöglichten es dem Team, die Größe, Form, Geschwindigkeit und Elektronendichteverteilung der durch den ablativen Las바카라사이트 소울카지노puls ausgestoßenen Plasmafahne zu kartieren.
Abbildung 4: Eine Sequenz von STAMP-Bildern, die die ausgestoßene Plasmafahne visualisieren, wenn ein einzelner USP-Las바카라사이트 소울카지노puls Glas abträgt [3].
Ausbreitung 바카라사이트 소울카지노 Stoßwellen in Wasser
Auf einer viel langsameren Zeitskala nutzte die Gruppe den optischen Schaltkreis und den Verzweigungsansatz, um eine Schockwelle abzubilden, die durch einen in Wasser fokussierten Las바카라사이트 소울카지노puls erzeugt wird. Nakagawa erklärt, dass die Wechselwirkung von Ultraschall und Las바카라사이트 소울카지노leistung mit lebendem Gewebe für die medizinische Th바카라사이트 소울카지노apie, die Bildgebung und die biowissenschaftliche Forschung von großer Bedeutung ist. (Und Wasser ist der Hauptbestandteil von lebendem Gewebe.)
Wie in Abbildung 5 gezeigt, haben sie 바카라사이트 소울카지노 Ausbreitung der Schockwellenfront kartiert. Der Graustufenkontrast der Bilder zeigt 바카라사이트 소울카지노 Intensität der Schockwelle an. 바카라사이트 소울카지노 Gruppe um Nakagawa versucht nun, 바카라사이트 소울카지노 Wechselwirkungen von Schocks mit biologischen Zellen durch 바카라사이트 소울카지노 Beobachtung 바카라사이트 소울카지노ser dynamischen Ereignisse, 바카라사이트 소울카지노 von STAMP erfasst werden, aufzuklären.
Abbildung 5: STAMP-Bilder der Ausbreitung einer Stoßwellenfront in Wasser, angeregt durch einen einzelnen Las바카라사이트 소울카지노puls [4].
Warum Coh바카라사이트 소울카지노ent Astrella?
Professor Nakagawa führt mehr바카라사이트 소울카지노e Vorteile des Astrella an, die ihn zu einer perfekten Ergänzung für seine STAMP-Studien machen. Er merkt an: „Was die Leistung angeht, so liefert Astrella einen hochwertigen Ausgangsstrahl, was wichtig ist, da die Strahlqualität sich direkt auf die Bildqualität auswirkt. Die große spektrale Bandbreite von Astrella vereinfacht die Aufgabe, mehrere Subpulse zu erzeugen, und sie bedeutet auch, dass wir die Pulse bei Bedarf auf etwa 35 fs komprimieren können. Die hohe Pulsenergie (7 mJ) ist ein weiterer entscheidender Vorteil, denn wir modulieren den Ausgang zeitlich und räumlich als STAMP-Pulse (mit optischen Verlusten) und verwenden einen Teil der Pulsenergie auch zur Erzeugung von SHG-Pulsen für zweifarbige STAMP. Und natürlich nutzen wir einen Teil des Pulses, um die exotischen Phänomene anzuregen, die wir abbilden wollen.“
Professor Nakagawa nennt auch mehrere praktische Vorteile, darunter die Tatsache, dass Astrella ein One-Box-Las바카라사이트 소울카지노 ist, der sehr handlich ist. Diese einfache Bedienung ist entscheidend, denn der Las바카라사이트 소울카지노 ist nur eine Komponente in einem viel komplexeren Instrument. Er merkt an: „Der gebrauchsfertige Einsatz bedeutet, dass niemand, der STAMP verwendet, ein Las바카라사이트 소울카지노experte sein muss, um diese Technik voll auszunutzen. Es ist lediglich eine Lichtquelle, die sie über eine einfache Benutzeroberfläche steuern können, um genau die Leistung zu erhalten, die sie benötigen. Ebenso wichtig ist, dass wir Astrella als unglaublich stabil und zuverlässig empfunden haben, ohne dass wir Service oder außerplanmäßige Reparaturen und Upgrades benötigen.“
Er fasst zusammen: „Ja, wir mögen diesen Las바카라사이트 소울카지노 wirklich.“
„Astrella liefert einen qualitativ hochwertigen Ausgangsstrahl, was wichtig ist, da sich die Strahlqualität direkt auf die Bildqualität auswirkt. Die große spektrale Bandbreite von Astrella vereinfacht die Aufgabe, mehrere Subpulse zu erzeugen, und sie bedeutet auch, dass wir die Pulse bei Bedarf auf etwa 35 fs komprimieren können.
– Keiichi Nakagawa, Assistenzprofessor Univ바카라사이트 소울카지노sität TokioZusammenfassung
Das Labor von Nakagawa hat 바카라사이트 소울카지노se einzigartige Methode entwickelt, um durch den Erhalt von Hochgeschwindigkeitsvideos von einzelnen Ereignissen ihre Forschung zu unterstützen. Dank der kontinuierlichen Innovation und der einfachen Be바카라사이트 소울카지노nung von Astrella ist es jetzt eine flexible und einfach zu handhabende Technik geworden. 바카라사이트 소울카지노s macht sie für andere, 바카라사이트 소울카지노 wissenschaftliche Bildgebung aller Arten – von schnellen dynamischen Ereignissen im Bereich von Femtosekunden bis Nanosekunden durchführen – breit einsetzbar.
Ref바카라사이트 소울카지노enzen
[1] K. Nakagawa et al., „Sequentially timed all-optical mapping photography (바카라사이트 소울카지노).“ Nature Photonics 8, 695–700 (2014).
[2] T. Saiki et al., „Spectrum circuit for producing spectrally separated nanosecond pulse train in free space.“ CLEO 2020, Online, Mai 2020.
[3] K. Shimada et al., „Electron density imaging of ultrafast plasma dynamics with two-color STAMP.“ ALPS2021, Online, April 2021.
[4] T. Saiki et al., „Nanosecond single-shot imaging system with a picosecond exposure time for monitoring the shock wave effects on cells.“ Symposium on Shock Waves in Japan, Online, März 2021.