皮秒是什么(Picosecond)？

皮秒是1万亿分之一秒。它是一种与激光、微处理器和其他运行速度极快的电子元件等技术有关的时间量度。核物理研究还涉及接近皮秒范围的测量，除了使用正电子发射断层摄影术（PET）进行相关的核医学成像外，带烧杯的科学家个...

皮秒是1万亿分之一秒。它是一种与激光、微处理器和其他运行速度极快的电子元件等技术有关的时间量度。核物理研究还涉及接近皮秒范围的测量，除了使用正电子发射断层摄影术（PET）进行相关的核医学成像外，带烧杯的科学家个人电脑正逐渐接近在皮秒内进行单次计算的速度。一台装有微处理器的家用计算机以30亿赫兹的速度运行每秒。这意味着执行一次二进制运算实际上需要330皮秒。美国和中国的超级计算机的每运算速度已经超过皮秒。美国最快的超级计算机之一每秒可以完成360万亿次运算，这比每皮秒一次运算的速度稍快。中国在2010年公布了一台超级计算机，它的运算速度为每秒2.5万亿次，也就是说，每一皮秒，它最理想的运算速度是2500次。设计在皮秒范围内的激光器会发出光脉冲每一到几十皮秒的时间。有几种激光器设计可以在这些速度下工作，包括大块固体激光器、锁模光纤激光器和调Q激光器。每种型号都是建立在皮秒二极管上的，可以锁模或增益切换，将脉冲速率从十亿分之一秒的纳秒速度改变到100秒范围内至少快10倍。虽然很难想象这样的超快激光器，但存在更高水平的模型。皮秒脉冲激光器比飞秒激光器慢1000倍这使得皮秒的设计不那么尖端，而且在部件的微加工等应用上更为经济。这两种类型的激光器在它们所承担的工作中具有相似的性能水平。在核医学领域，PET机器通过伽马射线与闪烁体相互作用来建立图像以170皮秒左右的最佳速度产生康普顿电子的晶体。实际上，这通常要慢得多，每个发射粒子的长度约为1到2纳秒。飞行时间PET（TOFPET）的研究正试图通过改进光电探测器，将实际飞行时间降低到300皮秒以下，闪烁的晶体本身以及相关的电子设备，虽然这些速度已经快得令人难以置信，但是从这些辐射物中重建人体区域的图像是一个缓慢而耗时的过程，通常需要几天才能完成。

发表于 2020-09-18 06:41
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分类：科学教育

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