RU2078364C1 - Device for photo detection of very-fast processes - Google Patents
Device for photo detection of very-fast processes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078364C1 RU2078364C1 RU9393050181A RU93050181A RU2078364C1 RU 2078364 C1 RU2078364 C1 RU 2078364C1 RU 9393050181 A RU9393050181 A RU 9393050181A RU 93050181 A RU93050181 A RU 93050181A RU 2078364 C1 RU2078364 C1 RU 2078364C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- optical system
- ultraviolet
- light beam
- ultraviolet light
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к области фоторегистрации быстропеременных процессов с помощью лазеров и получения тенеграмм, теплерограмм, голограмм и интерферограмм и может быть использовано в научных и прикладных исследованиях, демонстрационных и учебных процессах. The device relates to the field of photographic registration of rapidly changing processes using lasers and obtaining tenegrams, heatgrams, holograms and interferograms and can be used in scientific and applied research, demonstration and educational processes.
Известно устройство, содержащее источник света в виде импульсных твердотельных или полупроводниковых лазеров, оптическую систему, формирующей световой пучок, и фоторегистратор [1]
Одним из основных недостатков устройств с использованием твердотельных лазеров является низкая однородность выходного пучка, обусловленная неоднородностью структуры активного элемента. Недостатком устройств на основе полупроводниковых лазеров является малая яркость излучения при большой расходимости.A device is known that contains a light source in the form of pulsed solid-state or semiconductor lasers, an optical system that forms a light beam, and a photographic recorder [1]
One of the main disadvantages of devices using solid-state lasers is the low uniformity of the output beam due to the heterogeneity of the structure of the active element. A disadvantage of devices based on semiconductor lasers is the low brightness of the radiation with a large divergence.
Наиболее близки техническим решением к изобретению является устройство, содержащее импульсный лазерный источник в виде газового лазера на парах меди, оптическую систему, формирующую световой пучок, и фоторегистратор [2] Импульсный газовый лазер на парах меди, в соответствии с особенностями условий генерации обеспечивает получение импульсов длительностью ≈30 нс и длинами волн 511 нм (зеленая) и 578 нм (желтая). The closest technical solution to the invention is a device containing a pulsed laser source in the form of a copper vapor gas laser, an optical system that generates a light beam, and a photographic recorder [2] A pulsed gas vapor laser, in accordance with the characteristics of the generation conditions, provides pulses with a duration of ≈30 ns and wavelengths of 511 nm (green) and 578 nm (yellow).
Однако при фотографировании быстропеременных и мелкомасштабных процессов данные длины волн и длительности импульсов не всегда достаточны для получения высокого качества изображения. However, when photographing fast-changing and small-scale processes, these wavelengths and pulse durations are not always sufficient to obtain high image quality.
Технической задачей изобретения является повышение качества изображения и разрешения путем уменьшения длины волны и длительности лазерного импульса. An object of the invention is to improve image quality and resolution by reducing the wavelength and duration of the laser pulse.
Другой технической задачей является визуализация изобретения. Another technical problem is the visualization of the invention.
Технический результат достигается тем, что лазерный источник выполнен в виде ультрафиолетового азотного лазера, а оптическая система, формирующая световой пучок, содержит ультрафиолетовые светофильтры, установленные перед фоторегистратором по ходу распространения пучка. Азотный лазер в соответствии с условиями генерации обеспечивает получение импульсов длительностью ≲10 нс (в некоторых случаях до пикосекунд) длиной волны 337 нм (ультрафиолет). The technical result is achieved by the fact that the laser source is made in the form of an ultraviolet nitrogen laser, and the optical system that forms the light beam contains ultraviolet light filters installed in front of the photographic recorder along the beam propagation. In accordance with the generation conditions, a nitrogen laser provides pulses of ≲10 ns duration (in some cases up to picoseconds) with a wavelength of 337 nm (ultraviolet).
Для визуализации изображения оптическая система, формирующая световой пучок, снабжена люминесцирующим экраном, установленным после ультрафиолетовых светофильтров по ходу распространения пучка. To visualize the image, the optical system that forms the light beam is equipped with a luminescent screen installed after the ultraviolet light filters along the beam propagation.
На фиг. 1 изображен общий вид устройства для фотографирования в ультрафиолетовых лучах; на фиг. 2 общий вид устройства снабженного визуализирующим люминесцентным экраном. In FIG. 1 shows a general view of a device for photographing in ultraviolet rays; in FIG. 2 is a general view of a device equipped with a visualizing luminescent screen.
Устройство для скоростной регистрации содержит импульсный лазерный ультрафиолетовый источник света азотный лазер 1 (фиг.1), оптическую систему, формирующую пучок 2 и фоторегистратор 3. The device for high-speed registration contains a pulsed laser ultraviolet light source, a nitrogen laser 1 (Fig. 1), an optical system forming a beam 2 and a photographic recorder 3.
Оптическая система состоит из рассеивающей 4 и собирающей 5 линз (из прозрачного для ультрафиолета кварца), а также ультрафиолетовых светофильтров 6, установленных перед фоторегистратором 3 по ходу распространения пучка 2. Между линзами находится объект исследования кювета 7 с водой и вмонтированными электродами 8. Для визуализации изображения после ультрафиолетовых светофильтров 6, по ходу распространения пучка установлен люминесцирующий экран 9. The optical system consists of scattering 4 and collecting 5 lenses (made of quartz transparent for ultraviolet radiation), as well as
Пример конкретного выполнения. Для проведения скоростных съемок ударных волн в жидкости было использовано лазерное устройство, содержащее один из самых маломощных ультрафиолетовых лазеров лазер ЛГИ-21 в режиме однократного импульса, запускаемого через нужный интервал времени от начала исследуемого процесса, в нашем случае, электрического разряда между электродами 8 в кювете 7 с водой. Паспортные данные лазера 1: длина волны 337 нм, длительность импульса 8 нс, мощностью 3 кВт, начальный диаметр пучка 3 мм, расходимость 3•10-3 рад.An example of a specific implementation. To conduct high-speed surveys of shock waves in a liquid, a laser device was used, containing one of the most low-power ultraviolet lasers, the LGI-21 laser in a single-pulse mode, triggered after the desired time interval from the start of the process under study, in our case, an electric discharge between electrodes 8 in a cell 7 with water. Laser data sheet 1: wavelength 337 nm, pulse duration 8 ns, power 3 kW, initial beam diameter 3 mm, divergence 3 • 10 -3 rad.
Пучок 2 от лазера 1 после рассеивающей линзы 4 проходил кювету 7 с водой, находящейся на расстоянии 2 м от лазера, собирался линзой 5 и регистрировался фотоаппаратом 3 со снятым объективом (фиг.1). Ультрафиолетовые светофильтры 6 предохраняли пленку фотоаппарата от засветки лучами видимой части спектра. The beam 2 from the laser 1 after the scattering lens 4 passed a cuvette 7 with water located at a distance of 2 m from the laser, was collected by the lens 5 and was recorded by the camera 3 with the lens removed (Fig. 1).
Изменением задержки проводились исследования всех стадий повторяющегося процесса. Была получена четкая картина на технических пленках КН-4, РФ-3, А-2 в режиме простой тени без применения теплеровского конденсора, использующего селекцию лучей. В расходящемся пучке можно получить снимки с увеличением, в сходящемся пучке с уменьшением, такое транспортирование изображения весьма удобно. Переход к меньшим длинам волн и меньшим длительностям импульсов излучения позволяет улучшить качество изображения в десятки раз по сравнению с прототипом, повысить разрешающую способность при фотографировании быстропеременных и мелкомасштабных процессов. By changing the delay, studies were carried out at all stages of the repeating process. A clear picture was obtained on the technical films KN-4, RF-3, A-2 in the simple shadow mode without the use of a Temer's condenser using ray selection. In a diverging beam, it is possible to obtain images with an increase, in a converging beam with a decrease, such image transportation is very convenient. The transition to shorter wavelengths and shorter pulse durations of radiation makes it possible to improve the image quality by a factor of ten compared to the prototype, and to increase the resolution when photographing rapidly variable and small-scale processes.
Так, например, из-за краткости экспозиции размывание изображения равное: Δx = v•τ,
где V скорость процесса,
t экспозиция съемки, уменьшается в десятки раз.So, for example, due to the brevity of the exposure, the image blur is equal to: Δx = v • τ,
where V is the speed of the process,
t exposure, reduced by tens of times.
А разрешение деталей процесса увеличивается в 2 3 раза из-за уменьшения угла дифракции: v = λ/d,
где λ длина волны,
d характерные размеры структуры изображения.And the resolution of the process details increases by 2 3 times due to a decrease in the diffraction angle: v = λ / d,
where λ is the wavelength
d characteristic dimensions of the image structure.
Переход в ультрафиолетовую область спектра обеспечивает более высокую чувствительность фоторегистрации, по сравнению с видимым светом, для большинства фотоматериалов. The transition to the ultraviolet region of the spectrum provides a higher sensitivity of photographic recording, compared with visible light, for most photographic materials.
Само излучение лазера не видно человеческому глазу, но прекрасно регистрируется фотопленкой. Laser radiation itself is not visible to the human eye, but is perfectly recorded by film.
Такое излучение вызывает сильную люминесценцию даже несенсибилизированных материалов, что обеспечивает визуализацию изображения на люминесцирующем экране 9 (фиг.2) при настройке аппаратуры, фото и киносъемки, а также в демонстрационных, учебных и исследовательских целях. Such radiation causes strong luminescence of even non-sensitized materials, which provides visualization of the image on the luminescent screen 9 (figure 2) when setting up the equipment, photo and filming, as well as for demonstration, educational and research purposes.
Было получено также устойчивое визуализированное изображение повторяющихся процессов при соблюдении одинаковой задержки между запуском процессов и вспышками лазера, что упрощает и облегчает визуализацию и фотографирование процесса во всех стадиях при соответственном изменении задержки. A stable visualized image of the repeating processes was also obtained with the same delay between the start of the processes and laser flashes, which simplifies and facilitates the visualization and photographing of the process at all stages with a corresponding change in the delay.
Эти приемы накапливания изображения позволяют также в сотни раз уменьшить необходимую мощность лазера. These methods of image accumulation also make it possible to reduce the required laser power by a factor of hundreds.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393050181A RU2078364C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Device for photo detection of very-fast processes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393050181A RU2078364C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Device for photo detection of very-fast processes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93050181A RU93050181A (en) | 1996-07-20 |
RU2078364C1 true RU2078364C1 (en) | 1997-04-27 |
Family
ID=20148813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9393050181A RU2078364C1 (en) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | Device for photo detection of very-fast processes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2078364C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467368C2 (en) * | 2011-02-25 | 2012-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for measurement of time intervals in fast processes and device for its realisation |
RU2570025C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | Федеральное казенное предприятие "Научно-исследовательский институт "Геодезия" (ФКП "НИИ "Геодезия") | Determination of blast coordinates and projectile energy characteristics at tests |
-
1993
- 1993-11-04 RU RU9393050181A patent/RU2078364C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Дубовик А.С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов. - М.: Наука, 1964, 20.3. Кудряшов Н.Н. Специальные киносъемки. - М.: Искусство, 1979, с. 28 - 41, 107. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467368C2 (en) * | 2011-02-25 | 2012-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method for measurement of time intervals in fast processes and device for its realisation |
RU2570025C1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | Федеральное казенное предприятие "Научно-исследовательский институт "Геодезия" (ФКП "НИИ "Геодезия") | Determination of blast coordinates and projectile energy characteristics at tests |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3305633A (en) | Laser optical system | |
RU2078364C1 (en) | Device for photo detection of very-fast processes | |
Ito et al. | Picosecond time‐resolved absorption spectrometer using a streak camera | |
De Bitetto | A holographic motion picture film with constant velocity transport | |
Vohl et al. | Real-time incoherent-to-coherent optical converter | |
US3485159A (en) | High-speed framing camera system | |
Heckman Jr | Underwater range gated photography | |
Sprague et al. | The PROM-a status report | |
US4835391A (en) | Cerenkov electrooptic shutter | |
USH1783H (en) | High spatial resolution, range gated, underwater imaging method and apparatus | |
Ewbank et al. | Instrumentation for time-resolved electron diffraction | |
US11899354B1 (en) | Ultrafast photographing apparatus based on polarization-time mapping | |
Loughhead et al. | High Resolution Cinematography of the Solar Photosphere | |
EP0564209B1 (en) | Picture information memory device and picture information reproducing device using Pockels readout optical modulator element | |
Baker et al. | Phosphor converter camera for near-infrared laser-beam profile recording | |
Rowlands | A sequentially modulated ruby laser system for transmitted and scattered light dynamic photoelasticity | |
RU93050181A (en) | LASER DEVICE FOR PHOTO REGISTRATION OF FAST-VARIABLE PROCESSES | |
Ayres et al. | Photography and Movies | |
Hynek et al. | Potentialities and limitations of image scanning techniques in astronomy | |
SU1164646A1 (en) | Method of recording latent image on halogen-silver photographic medium | |
SU1000867A1 (en) | X-ray tv-type microscope | |
Baker et al. | Large-format imaging system | |
SU717682A1 (en) | Method of lighting and photographic charged particle tracks in track chambers | |
Lieber et al. | Anwendung der Ultraschnellen, Hochauflösenden, Abgeblendeten Bildverstärker zu der Laserfusion | |
SU377719A1 (en) | MULTIPLICATOR |