Von: Dennis L.
Ausbreitung von Licht gefilmt

Kamera filmt mit 5 Billionen Bildern pro Sekunde

Ob Explosionen oder die Bewegung des Lichts - die schnellste Filmkamera der Welt zeichnet auf, was das menschliche Auge nicht ansatzweise im Detail erkennen kann. Das gelingt dank einer neuen Aufnahmetechnik mit Laserblitzen in einer einzigen Aufnahme.

Die Hochgeschwindigkeitskamera filmt mit bis zu 5 Billionen Bilder pro Sekunde.
© Kennet Ruona / Universität Lund

Lund (Schweden). Es ist eine kleine Sensation, die Forschern der schwedischen Universität Lund gelungen ist: Sie haben eine Ultra-Highspeed-Kamera entwickelt, die extrem schnelle Ereignisse filmen kann. Fünf Billionen Bilder pro Sekunde können damit aufgenommen werden - in einer einzigen Aufnahme.

Was in einer chemischen Reaktion geschieht, ist für das bloße Auge ebenso wenig erkennbar wie die visuellen Details von Gehirnprozessen. Reguläre Kameras können zwar Aufnahmen in Slow-Motion machen, allerdings nehmen sie standardmäßig nur 24 Bilder pro Sekunde auf - viel zu wenig, um schnelle Prozesse im Detail sichtbar zu machen. Die schwedischen Forscher Elias Kristensson und Andreas Ehn haben nun im Fach-Journal Light: Science and Applicationseine Kamera vorgestellt, die solche Ereignisse extrem verlangsamt dokumentiert. Mit ihren fünf Billionen Bildern pro Sekunde ist sie wesentlich detailgetreuer als eine Kamera, die ein Forschungsteam der Universität Tokio 2014 entwickelt hatte. Diese ist in der Lage, bis zu 4,4 Billionen Bilder pro Sekunde zu dokumentieren.

Auch einmalige Prozesse können gefilmt werden

Die sogenannte FRAME-Kamera (kurz für Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures) funktioniert mit einer neuen Technik, bei der der Film mithilfe von Laserblitzen aufgenommen wird. Um ultraschnelle Prozesse per Video zu dokumentieren, mussten bisher viele Aufnahmen nacheinander gefilmt werden. Dazu ist es jedoch nötig, Experimente in exakt derselben Weise zu wiederholen, was häufig schwierig oder unmöglich ist. Durch die FRAME-Kamera ist das nicht mehr erforderlich, auch einzigartige Prozesse können so festgehalten werden.

Die FRAME-Kamera sendet ultrakurze Laserblitze aus, die unterschiedlich beschaffen sind. Weil das gefilmte Objekt diese Impulse reflektiert, entsteht eine Abfolge von unterschiedlichen Signalen. Ein Algorithmus bringt diese dann in die richtige Reihenfolge, das Video entsteht.

Der Weg von Licht wird sichtbar

Selbst die Bewegung von Licht lässt sich mit der ultraschnellen Kamera detailgetreu festhalten. Die Forscher der Lund-Universität haben so dokumentiert, wie Photonen - Teilchen, aus denen Licht besteht - eine Strecke passieren, die der Tiefe eines Blatts Papier entspricht.

Die FRAME-Kamera richtet sich weniger an ambitionierte Hobbyfotografen als vielmehr an Wissenschaftler, die ultraschnelleProzesse dokumentieren und erforschen möchten. Viele dieser Prozesse dauern nur eine Piko- oder Femtosekunde - eine kaum vorstellbar kurze Zeitspanne. "Das trifft nicht auf alle Prozesse in der Natur zu, aber auf ziemlich viele", sagt Elias Kristensson, der an der Studie mitgewirkt hat. "Auf lange Sicht kann die Technologie auch von der Industrie und anderen eingesetzt werden."

Eine deutsche Firma hat laut den schwedischen Forschern bereits einen Prototyp entwickelt. Bis die neue Technik genutzt werden kann, wird es wohl noch rund zwei Jahre dauern.

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