眼睛是人類(lèi)獲取信息的主要來(lái)源，日常生活中百分之九十以上的信息都是通過(guò)視覺(jué)來(lái)獲取的。但是人眼的時(shí)間分辨能力，只有二十四分之一秒，超快事件的發(fā)生過(guò)程，遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于該時(shí)間尺度的時(shí)候，人類(lèi)眼睛的能力是無(wú)法區(qū)分的。

在自然科學(xué)以及科技生產(chǎn)中，存在很多超快事件。例如植物的光合作用，食鹽在水中的溶解，動(dòng)物的熒光壽命過(guò)程，以及半導(dǎo)體載流子的時(shí)間過(guò)程。這些時(shí)間過(guò)程大多集中在百萬(wàn)分之一秒，甚至在億萬(wàn)分之一秒，如何觀測(cè)微觀世界的所作所為，如何將這種超快事件展現(xiàn)在人類(lèi)眼睛的面前，這就需要一種超快診斷工具。

動(dòng)物的熒光壽命過(guò)程（視頻截圖）

放大空間我們可以用放大鏡，要是想放大時(shí)間呢？這就要用到條紋照相機(jī)了！
條紋照相機(jī)，是一種測(cè)量光脈沖的強(qiáng)度關(guān)于時(shí)間的變化的儀器，也是同時(shí)具備超高時(shí)間分辨與高空間分辨的科學(xué)測(cè)量與診斷儀器，代表著光電診斷技術(shù)的高水平，而且它有一個(gè)有趣的名字叫做“時(shí)間放大工具”。這臺(tái)小小的機(jī)器涉及到光學(xué)、光電子學(xué)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)控制，精密機(jī)械加工，等一系列的交叉學(xué)科。由于他的性、先進(jìn)性，被稱作科學(xué)儀器“皇冠上的明珠”。

條紋相機(jī)（視頻截圖）

條紋相機(jī)的程度到達(dá)什么地步了呢？例如一個(gè)生命只有一秒鐘的生物，拍攝它從生到死的整個(gè)生命過(guò)程，再用人眼肉眼可分辨的時(shí)間來(lái)播放，時(shí)間大概需要上萬(wàn)億個(gè)小時(shí)！包括超快速飛行的子彈，肉眼或一般的記錄儀器是無(wú)法記錄到這種超快過(guò)程的，但是用條紋相機(jī)拍攝的話，就像靜止在眼前一樣，飛行過(guò)程中的所有動(dòng)態(tài)姿勢(shì)，都可以被記錄下來(lái)。

這種把時(shí)間放大的工具，是通過(guò)“時(shí)空轉(zhuǎn)換”實(shí)現(xiàn)的，即把時(shí)間信息轉(zhuǎn)換為空間信息。例如當(dāng)一群人走進(jìn)一個(gè)房間，如果不分先后順序的擠在一塊的時(shí)候，我們是無(wú)法知道每個(gè)人是什么時(shí)間什么時(shí)候進(jìn)入這個(gè)房間的。

如果做這樣的規(guī)定：進(jìn)入的人個(gè)人坐在排的列，第二個(gè)人坐在地一排的第二列，依次排開(kāi)，當(dāng)我們看到每一個(gè)人所處的位置的時(shí)候，就可以知道這個(gè)人進(jìn)入房間的時(shí)間。這就是日常生活中簡(jiǎn)單的事件向空間轉(zhuǎn)換的一個(gè)方式。

條紋相機(jī)的組成部分和制作過(guò)程也很精密，可以簡(jiǎn)單的的理解為單反相機(jī)里面加了一個(gè)條紋片像管。由經(jīng)典的傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)、條紋管、后端的記錄CCD三部分組成，以及控制系統(tǒng)。

（視頻截圖）

如果有一個(gè)超快事件發(fā)生的過(guò)程，在A時(shí)刻和B時(shí)刻通過(guò)條紋相機(jī)前端的狹縫，進(jìn)行取樣，然后經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)成像在條紋相機(jī)的陰上進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化。當(dāng)這種光子轉(zhuǎn)換為電子的同時(shí)，在控制端加了掃描電路，這種不同時(shí)刻進(jìn)來(lái)的光電子，就會(huì)在掃描電壓的偏轉(zhuǎn)上進(jìn)行空間的分離，后被CCD記錄。利用這種儀器可以同時(shí)獲得光信號(hào)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度的空間分布情況，這個(gè)過(guò)程就完成了從時(shí)間到空間的轉(zhuǎn)變過(guò)程。

（視頻截圖）

我國(guó)高性能條紋相機(jī)的成功研發(fā)，打破了上的壟斷，標(biāo)志著我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能條紋相機(jī)進(jìn)入實(shí)用化水平，對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略高技術(shù)及前沿科學(xué)領(lǐng)域的需求具有其重要的戰(zhàn)略性推動(dòng)作用。

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轉(zhuǎn)自：科學(xué)大院