RU2753748C1

RU2753748C1 - Device for studying combustion process of metal powders or their mixtures

Info

Publication number: RU2753748C1
Application number: RU2020139152A
Authority: RU
Inventors: Федор Александрович Губарев; Андрей Владимирович Мостовщиков; Евгений Юрьевич Буркин; Виталий Владимирович Свиридов
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-08-23

Abstract

FIELD: quantum electronics.

SUBSTANCE: invention relates to the field of quantum electronics, namely non-destructive testing and diagnostics by optical methods, and can be used to study the processes of high-temperature combustion of metal powders or their mixtures, as well as the processes of interaction of laser radiation with matter. In the claimed device, the surface of the object of study is illuminated by the radiation of two brightness amplifiers on copper bromide pairs operating synchronously with an adjustable delay relative to each other. In this case, the delay is set in such a way that the radiation of one brightness amplifier does not affect the gain of the other. The operation of the two brightness amplifiers is synchronized by regulating the switching moments of the two thyratrons in the excitation circuits, which are set by changing the arrival time of the trigger pulses on the thyratron grids by changing the inductances of the ferromagnetic variometers, which is provided by smoothly moving the ferromagnetic cores inside the inductors. The use of two image acquisition channels makes it possible to explore two areas of the object of study almost simultaneously within the exposure time of digital cameras.

EFFECT: possibility of simultaneous observation of powder combustion with different magnification and spatial resolution in one area of the object of study, within one inter-pulse interval of the brightness amplifier, and the possibility of simultaneous observation of burning in two areas of the object of study within one inter-pulse interval of the brightness amplifier.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к неразрушающему контролю и диагностике оптическими методами, и может быть использовано для исследования процессов высокотемпературного горения порошков металлов или их смесей, а также процессов взаимодействия лазерного излучения с веществом.The invention relates to the field of quantum electronics, namely to nondestructive testing and diagnostics by optical methods, and can be used to study the processes of high-temperature combustion of metal powders or their mixtures, as well as the processes of interaction of laser radiation with a substance.

Известна установка для исследования процесса горения нанопорошка алюминия в воздухе интенсивным лазерным излучением [V. Medvedev, V. Tsipilev, A. Reshetov, A.P. Ilyin, “Conditions of millisecond laser ignition and thermostability for ammonium perchlorate/aluminum mixtures,” Propellants, Explosives, Pyrotechnics, Vol. 42, No 3, 2017. - Р. 243-246], которая содержит неодимовый лазер с длиной волны 1,06 мкм, работающий в квазинепрерывном режиме для освещения образца нанопорошка алюминия. Изменяя мощность излучения лазера, определяют пороговые значения мощности. Время воздействия задают длительностью инициирующего лазерного импульса. Наблюдение за процессом осуществляют визуально невооруженным глазом.Known installation for studying the combustion process of aluminum nanopowder in air with intense laser radiation [V. Medvedev, V. Tsipilev, A. Reshetov, A.P. Ilyin, “Conditions of millisecond laser ignition and thermostability for ammonium perchlorate / aluminum mixtures,” Propellants, Explosives, Pyrotechnics, Vol. 42, No 3, 2017. - P. 243-246], which contains a neodymium laser with a wavelength of 1.06 μm, operating in a quasi-continuous mode to illuminate a sample of aluminum nanopowder. By varying the laser radiation power, the threshold power values are determined. The exposure time is set by the duration of the initiating laser pulse. Observation of the process is carried out visually with the naked eye.

Однако с помощью этой установки невозможно вести наблюдение поверхности образцов с температурой в несколько тысяч градусов, в частности, второй стадии горения нанопорошка алюминия. Интенсивная фоновая засветка препятствует наблюдению поверхности нанопорошка в режиме реального времени.However, using this setup, it is impossible to observe the surface of samples with a temperature of several thousand degrees, in particular, the second stage of combustion of aluminum nanopowder. Intense background illumination prevents real-time observation of the nanopowder surface.

Известно устройство для исследования процесса горения порошков металлов или их смесей [RU 2712756 C1, МПК G02B21/00 (2006.01), опубл. 31.01.2020], выбранное в качестве прототипа, содержащее лазерный усилитель яркости на основе активного элемента на парах бромида меди, связанный с высоковольтным источником импульсов, к которому подключен оптический преобразователь, который соединен с задающим генератором. С одной стороны лазерного усилителя яркости на его оптической оси последовательно установлены нейтральный светофильтр, первый объектив, полосовой светофильтр и первая цифровая камера, вход включения записи которой соединен с контроллером. С другой стороны от лазерного усилителя яркости на его оптической оси, последовательно расположены собирающая линза и вогнутое зеркало, установленное на поворотной платформе, которая через привод соединена с шаговым двигателем, обмотки которого соединены с контроллером шагового двигателя. На оптической оси инициирующего лазера последовательно расположены механический затвор, первая светоделительная пластина, первая двояковыпуклая линза и линейный транслятор для размещения объекта исследования - порошка металла, которому предварительно придана форма параллелепипеда. Линейный транслятор расположен вдоль оптической оси вогнутого зеркала. Первый фотодиод установлен напротив первой фотоделительной пластины под углом к оптической оси лазера, равном углу отражения первой светоделительной пластины. Второй фотодиод установлен над объектом исследования с возможностью регулирования расстояния до него. Первый и второй фотодиоды соединены с осциллографом. На оптической оси второй цифровой камеры установлены второй объектив, второй полосовой светофильтр и объект исследования. Первая и вторая цифровые камеры соединены с персональным компьютером. Вход синхроимпульсов и вход включения записи первой цифровой камеры подключены к схеме синхронизации, которая соединена с оптическим преобразователем, с контроллером механического затвора, кнопочной клавиатурой и контроллером шагового двигателя.A device is known for studying the combustion process of metal powders or mixtures thereof [RU 2712756 C1, IPC G02B21 / 00 (2006.01), publ. 01/31/2020], selected as a prototype, containing a laser brightness amplifier based on an active element on copper bromide vapor, connected to a high-voltage pulse source, to which an optical converter is connected, which is connected to a master oscillator. On one side of the laser brightness amplifier on its optical axis, a neutral light filter, a first lens, a bandpass filter and a first digital camera are sequentially installed, the recording enable input of which is connected to the controller. On the other side of the laser brightness amplifier on its optical axis, a collecting lens and a concave mirror mounted on a turntable are sequentially located, which is connected through a drive to a stepper motor, the windings of which are connected to a stepper motor controller. On the optical axis of the initiating laser, a mechanical shutter, the first beam-splitting plate, the first biconvex lens, and a linear translator are sequentially located to accommodate the object of study - a metal powder, which has been previously given the shape of a parallelepiped. The linear translator is located along the optical axis of the concave mirror. The first photodiode is installed opposite the first photo-splitting plate at an angle to the optical axis of the laser equal to the angle of reflection of the first beam-splitting plate. The second photodiode is installed above the object of study with the possibility of adjusting the distance to it. The first and second photodiodes are connected to an oscilloscope. On the optical axis of the second digital camera, a second objective, a second bandpass filter and an object of study are installed. The first and second digital cameras are connected to a personal computer. The sync pulse input and the recording enable input of the first digital camera are connected to a synchronization circuit that is connected to an optical converter, a mechanical shutter controller, a push-button keyboard, and a stepper motor controller.

Это устройство не позволяет одновременно, в пределах одного межимпульсного интервала усилителя яркости, вести наблюдение горения в одной области объекта исследования с различным увеличением и пространственным разрешением. Кроме того, с помощью этого устройства невозможно одновременное наблюдение горения в двух областях объекта исследования.This device does not allow simultaneously, within one pulse-to-pulse interval of the brightness amplifier, to observe combustion in one area of the research object with different magnification and spatial resolution. In addition, using this device, it is impossible to simultaneously observe combustion in two areas of the research object.

Техническим результатом предложенного устройства является возможность одновременного, в пределах одного межимпульсного интервала усилителя яркости, наблюдения горения порошков с различным увеличением и пространственным разрешением в одной области объекта исследования и возможность одновременного в пределах одного межимпульсного интервала усилителя яркости наблюдения горения в двух областях объекта исследования.The technical result of the proposed device is the possibility of simultaneous, within one pulse-to-pulse interval of the brightness amplifier, observation of the combustion of powders with different magnification and spatial resolution in one area of the research object and the possibility of simultaneous observation of combustion in two areas of the research object within one pulse-to-pulse interval of the brightness amplifier.

Устройство для исследования процесса горения порошков металлов или их смесей, также, как в прототипе, содержит первый лазерный усилитель яркости на основе активного элемента на парах бромида меди, с одной стороны которого на его оптической оси последовательно установлены первый нейтральный светофильтр, первый объектив, первый полосовой светофильтр и первая цифровая камера, вход включения записи которой соединен с контроллером; с другой стороны от первого лазерного усилителя яркости, на его оптической оси, последовательно расположены собирающая линза и вогнутое зеркало, размещенное на поворотной платформе; вдоль оптической оси вогнутого зеркала расположен первый линейный транслятор, на котором размещен объект исследования; на оптической оси второй цифровой камеры установлены второй объектив, второй полосовой светофильтр и объект исследования; первая и вторая цифровые камеры соединены с персональным компьютером; инициирующий лазер, двояковыпуклую линзу. A device for studying the combustion process of metal powders or their mixtures, as in the prototype, contains a first laser brightness amplifier based on an active element based on copper bromide vapors, on one side of which a first neutral light filter, a first lens, a first bandpass filter are sequentially installed on its optical axis a light filter and a first digital camera, the recording enable input of which is connected to the controller; on the other side of the first laser brightness amplifier, on its optical axis, a collecting lens and a concave mirror placed on a turntable are sequentially located; the first linear translator is located along the optical axis of the concave mirror, on which the object of study is located; on the optical axis of the second digital camera, a second objective, a second bandpass filter and an object of study are installed; the first and second digital cameras are connected to a personal computer; initiating laser, biconvex lens.

Согласно изобретению к контроллеру подключены кнопка начала исследования, инициирующий лазер и третья цифровая камера, которая соединена с персональным компьютером. На оптической оси инициирующего лазера последовательно расположены двояковыпуклая линза и объект исследования. С одной стороны от второго лазерного усилителя яркости на его оптической оси последовательно установлены второй нейтральный светофильтр, третий объектив, третий полосовой светофильтр и третья цифровая камера. С другой стороны от второго лазерного усилителя яркости, на его оптической оси, последовательно расположены четвертый объектив, размещенный на втором линейном трансляторе, и объект исследования. К высоковольтному выходу блока импульсного заряда подключены две зарядные индуктивности. К первой зарядной индуктивности подключен анод первого зарядного диода, катод которого подключен к аноду первого тиратрона, катод которого заземлен. Анод первого тиратрона и катод первого зарядного диода подключены к первому накопительному конденсатору, который соединен с высоковольтным электродом газоразрядной трубки первого лазерного усилителя яркости и с выводом первой шунтирующей индуктивности, которая соединена с низковольтным электродом газоразрядной трубки первого лазерного усилителя яркости и заземлена. К выводу второй зарядной индуктивности подключен анод второго зарядного диода, катод которого подключен к аноду второго тиратрона, катод которого заземлен. К катоду второго зарядного диода и аноду второго тиратрона подключен второй накопительный конденсатор, который соединен с высоковольтным электродом газоразрядной трубки второго лазерного усилителя яркости и со второй шунтирующей индуктивностью, которая соединена с низковольтным электродом газоразрядной трубки второго лазерного усилителя яркости и заземлена. К выходу синхроимпульсов блока импульсного заряда подключены входы двух ферровариометров и вход оптического передатчика, связанного с входом первого ферровариометра, к выходу которого подключены первый согласующий резистор, первый обостряющий конденсатор и сетка первого тиратрона. Первый согласующий резистор и первый обостряющий конденсатор заземлены. Второй ферровариометр подключен ко второму согласующему резистору, второму обостряющему конденсатору и к сетке второго тиратрона. Второй согласующий резистор и второй обостряющий конденсатор заземлены. Выход оптического передатчика соединен с входом оптического приемника, выход которого подключен к входу внешнего запуска генератора синхроимпульсов, который подключен к входам синхронизации первой и третьей цифровых камер.According to the invention, a start button, an initiating laser and a third digital camera, which is connected to a personal computer, are connected to the controller. On the optical axis of the initiating laser, a biconvex lens and an object of study are sequentially located. On one side of the second laser brightness amplifier on its optical axis, a second neutral light filter, a third objective, a third bandpass filter and a third digital camera are sequentially installed. On the other side of the second laser brightness amplifier, on its optical axis, the fourth objective, located on the second linear translator, and the object of study are sequentially located. Two charging inductors are connected to the high-voltage output of the pulsed charging unit. The anode of the first charging diode is connected to the first charging inductance, the cathode of which is connected to the anode of the first thyratron, the cathode of which is grounded. The anode of the first thyratron and the cathode of the first charging diode are connected to the first storage capacitor, which is connected to the high-voltage electrode of the gas-discharge tube of the first laser brightness amplifier and to the output of the first shunt inductance, which is connected to the low-voltage electrode of the gas-discharge tube of the first laser brightness amplifier and is grounded. The anode of the second charging diode is connected to the output of the second charging inductance, the cathode of which is connected to the anode of the second thyratron, the cathode of which is grounded. A second storage capacitor is connected to the cathode of the second charging diode and the anode of the second thyratron, which is connected to the high-voltage electrode of the gas-discharge tube of the second laser brightness amplifier and to the second shunt inductance, which is connected to the low-voltage electrode of the gas-discharge tube of the second laser brightness amplifier and is grounded. The inputs of two ferrovariometers and the input of an optical transmitter connected to the input of the first ferrovariometer, to the output of which the first matching resistor, the first sharpening capacitor and the grid of the first thyratron are connected, are connected to the output of the sync pulses of the pulse charging unit. The first terminating resistor and the first peaking capacitor are grounded. The second ferrovariometer is connected to the second matching resistor, the second sharpening capacitor and to the grid of the second thyratron. The second terminating resistor and the second sharpening capacitor are grounded. The output of the optical transmitter is connected to the input of the optical receiver, the output of which is connected to the input of the external trigger of the sync pulse generator, which is connected to the synchronization inputs of the first and third digital cameras.

В процессе горения порошков происходит изменение их химического состава, изменение фаз и морфологии продуктов горения. Это приводит к изменению поверхности объекта исследования. Из-за немонотонности протекания процесса горения и неоднородности продуктов сгорания горение в разных частях объекта исследования протекает по-разному. Каждый лазерный усилитель яркости является одновременно и осветителем, и усилителем. Импульсный режим работы усилителей яркости позволяет освещать объект исследования светом, достаточным для последующего отражения и усиления, но значительно меньшим порога возгорания нано- или микропорошка. Импульсный режим работы усилителей яркости позволяет осуществлять фотографирование поверхности с экспозицией 20-30 нс и частотой повторения импульсов 20 кГц. Таким образом, может быть реализован режим синхронной видеорегистрации поверхности объекта исследования с помощью двух усилителей яркости с минимальным временным интервалом 20-30 нс. Поскольку лазерные усилители яркости излучают и усиливают на одной длине волны, нулевая задержка между импульсами приводит к взаимному влиянию лазерных усилителей на изображение, формируемое каждым из них в случае, когда области наблюдения лазерных усилителей яркости перекрываются. Независимая работа двух усилителей яркости с минимальной задержкой между ними позволяет регистрировать процесс горения в одной области объекта исследования с различным увеличением. Минимальная экспозиция широко используемых цифровых камер составляет 2 мкс, что в 60-100 раз превышает длительность импульса генерации каждого лазерного усилителя и задержку между ними. Поэтому получение изображений двумя камерами синхронно в пределах длительности экспозиции каждой камеры можно считать одновременным. В случае, если области наблюдения первой и третьей камер не перекрываются, задержка импульсов излучения усилителей яркости может быть нулевой.During the combustion of powders, there is a change in their chemical composition, a change in the phases and morphology of combustion products. This leads to a change in the surface of the research object. Due to the non-monotonicity of the combustion process and the inhomogeneity of the combustion products, combustion in different parts of the research object proceeds in different ways. Each laser brightness amplifier is both an illuminator and an amplifier. The pulse mode of operation of the brightness amplifiers makes it possible to illuminate the object of study with light sufficient for subsequent reflection and amplification, but much less than the ignition threshold of the nano- or micropowder. The pulse mode of operation of the brightness amplifiers makes it possible to photograph the surface with an exposure of 20-30 ns and a pulse repetition rate of 20 kHz. Thus, the mode of synchronous video recording of the surface of the research object can be implemented using two brightness amplifiers with a minimum time interval of 20-30 ns. Since laser amplifiers emit and amplify at the same wavelength, zero delay between pulses leads to mutual influence of the laser amplifiers on the image formed by each of them when the observation areas of the laser intensifiers overlap. The independent operation of two brightness amplifiers with a minimum delay between them allows recording the combustion process in one area of the research object with different magnifications. The minimum exposure of widely used digital cameras is 2 μs, which is 60-100 times longer than the pulse duration of each laser amplifier and the delay between them. Therefore, the acquisition of images by two cameras synchronously within the exposure duration of each camera can be considered simultaneous. If the observation areas of the first and third cameras do not overlap, the delay of the radiation pulses of the brightness amplifiers can be zero.

Использование двух лазерных усилителей яркости позволило обеспечить одновременную (в пределах длительности экспозиции первой и третьей камер) визуализацию одной области объекта исследования с различным пространственным разрешением и одновременную визуализацию двух различных областей объекта исследования.The use of two laser brightness amplifiers made it possible to provide simultaneous (within the exposure duration of the first and third cameras) visualization of one area of the research object with different spatial resolution and simultaneous visualization of two different areas of the research object.

Использование лазерных усилителей яркости небольшой мощности с сопоставимыми размерами газоразрядных трубок позволило использовать один источник заряда накопительных емкостей, что упростило схему возбуждения и синхронизацию работы лазерных трубок, снизило массу и габариты устройства.The use of low-power laser brightness amplifiers with comparable sizes of gas-discharge tubes made it possible to use a single charge source for storage capacities, which simplified the excitation circuit and synchronization of the laser tubes operation, and reduced the weight and dimensions of the device.

На фиг. 1 представлена схема устройства для исследования процесса горения порошков металлов или их смесей.FIG. 1 shows a diagram of a device for studying the combustion process of metal powders or their mixtures.

На фиг. 2 показаны диаграммы синхронизованной работы двух усилителей яркости и двух цифровых камер.FIG. 2 shows diagrams of synchronized operation of two brightness amplifiers and two digital cameras.

На фиг. 3 представлены изображения объекта наблюдения (сетка с шагом 0,3 мм), полученные первым усилителем яркости 1 (верхний ряд) и вторым усилителем яркости 16 (нижний ряд) при различной задержке Δt между импульсами излучения усилителей яркости.FIG. 3 shows the images of the object of observation (grid with a pitch of 0.3 mm) obtained by the first brightness amplifier 1 (top row) and the second brightness amplifier 16 (bottom row) at different delays Δt between the radiation pulses of the brightness amplifiers.

На фиг. 4 представлены изображения двух областей объекта исследования (образца смеси порошков nanoAl-микроAl-наноFe) во время горения, полученные с использованием предлагаемого устройства, где a) - изображения, зарегистрированные цифровой камерой 22; б) - изображения усилителя яркости 1, зарегистрированные цифровой камерой 10; в) - изображения усилителя яркости 16, зарегистрированные цифровой камерой 14.FIG. 4 shows images of two areas of the research object (a sample of a mixture of nanoAl-microAl-nanoFe powders) during combustion, obtained using the proposed device, where a) are images recorded by a digital camera 22; b) - images of the brightness amplifier 1, recorded by a digital camera 10; c) - images of the brightness amplifier 16, recorded by a digital camera 14.

Устройство для исследования процесса горения порошков металлов или их смесей (фиг. 1) содержит первый лазерный усилитель яркости 1, на оптической оси которого с одной стороны последовательно расположены собирающая линза 2, вогнутое зеркало 3, размещенное на поворотной платформе 4. Вдоль оптической оси вогнутого зеркала 3 расположен первый линейный транслятор 5, на котором размещен объект исследования 6. С другой стороны усилителя яркости 1 на его оптической оси последовательно установлены первый нейтральный светофильтр 7, первый объектив 8, первый полосовой светофильтр 9 и первая цифровая камера 10, которая соединена с персональным компьютером 11 (ПК). Вход включения записи первой цифровой камеры 10 соединен с контроллером 12 (К), к которому подключена кнопка начала исследования 13 (КН), вход включения записи второй цифровой камеры 14 и вход разрешения инициирующего лазера 15.A device for studying the combustion of metal powders or their mixtures (Fig. 1) contains the first laser brightness amplifier 1, on the optical axis of which, on one side, a collecting lens 2 is sequentially located, a concave mirror 3 placed on a rotating platform 4. Along the optical axis of the concave mirror 3, the first linear translator 5 is located, on which the object of study 6 is located. On the other side of the brightness amplifier 1, the first neutral filter 7, the first objective 8, the first bandpass filter 9 and the first digital camera 10, which is connected to a personal computer, are sequentially installed on its optical axis 11 (PC). The recording enable input of the first digital camera 10 is connected to the controller 12 (K), to which the study start button 13 (KH) is connected, the recording enable input of the second digital camera 14 and the initiating laser permission input 15.

С одной стороны от второго лазерного усилителя яркости 16 на его оптической оси последовательно установлены второй нейтральный светофильтр 17, второй объектив 18, второй полосовой светофильтр 19 и вторая цифровая камера 14, которая связана c персональным компьютером 11. С другой стороны от второго лазерного усилителя яркости 16, на его оптической оси, последовательно расположены третий объектив 20, помещенный на второй линейный транслятор 21, и объект исследования 6, размещенный на первом линейном трансляторе 5.On one side of the second laser brightness amplifier 16 on its optical axis, a second neutral light filter 17, a second objective 18, a second bandpass filter 19 and a second digital camera 14, which is connected to a personal computer 11. On the other side of the second laser brightness amplifier 16 , on its optical axis, the third objective 20, placed on the second linear translator 21, and the object of study 6, placed on the first linear translator 5, are sequentially located.

На оптической оси третьей цифровой камеры 22, установлены четвертый объектив 23, третий полосовой светофильтр 24, объект исследования 6. Третья цифровая камера 22 соединена с персональным компьютером 11 (ПК). On the optical axis of the third digital camera 22, a fourth objective 23, a third bandpass filter 24, an object of study 6 are installed. The third digital camera 22 is connected to a personal computer 11 (PC).

На оптической оси инициирующего лазера 15 последовательно расположены двояковыпуклая линза 25 и объект исследования 6.On the optical axis of the initiating laser 15, a biconvex lens 25 and an object of study 6 are sequentially located.

К высоковольтному выходу блока импульсного заряда 26 (БИЗ) подключены зарядные индуктивности 27 и 28. К первой зарядной индуктивности 27 подключен анод первого зарядного диода 29, катод которого подключен к аноду первого тиратрона 30, катод которого заземлен. Анод первого тиратрона 30 и катод первого зарядного диода 29 подключены к одному выводу первого накопительного конденсатора 31, другой вывод которого соединен с высоковольтным электродом газоразрядной трубки первого лазерного усилителя яркости 1 и с выводом первой шунтирующей индуктивности 32, второй вывод которой соединен с низковольтным электродом газоразрядной трубки первого лазерного усилителя яркости 1 и заземлен. Charging inductances 27 and 28 are connected to the high-voltage output of the pulsed charging unit 26 (BIZ). The anode of the first charging diode 29 is connected to the first charging inductance 27, the cathode of which is connected to the anode of the first thyratron 30, the cathode of which is grounded. The anode of the first thyratron 30 and the cathode of the first charging diode 29 are connected to one terminal of the first storage capacitor 31, the other terminal of which is connected to the high-voltage electrode of the gas-discharge tube of the first laser brightness amplifier 1 and to the terminal of the first shunt inductance 32, the second terminal of which is connected to the low-voltage electrode of the gas-discharge tube the first laser brightness amplifier is 1 and is grounded.

К выводу второй зарядной индуктивности 28 подключен анод второго зарядного диода 33, катод которого подключен к аноду второго тиратрона 34, катод которого заземлен. К катоду второго зарядного диода 33 и аноду второго тиратрона 34 подключен один вывод второго накопительного конденсатора 35, второй вывод которого соединен с высоковольтным электродом газоразрядной трубки второго лазерного усилителя яркости 16 и выводом второй шунтирующей индуктивности 36, второй вывод которой соединен с низковольтным электродом газоразрядной трубки второго лазерного усилителя яркости 16 и заземлен.The anode of the second charging diode 33 is connected to the output of the second charging inductance 28, the cathode of which is connected to the anode of the second thyratron 34, the cathode of which is grounded. One terminal of the second storage capacitor 35 is connected to the cathode of the second charging diode 33 and the anode of the second thyratron 34; laser brightness amplifier 16 and grounded.

К выходу синхроимпульсов блока импульсного заряда 26 (БИЗ) подключены входы ферровариометров 37, 38 и вход оптического передатчика 39 (ОП), связанного с входом первого ферровариометра 37, к выходу которого подключены вывод первого согласующего резистора 40, вывод первого обостряющего конденсатора 41 и сетка первого тиратрона 30. Вторые выводы первого согласующего резистора 40 и первого обостряющего конденсатора 41 заземлены.The inputs of the ferrovariometers 37, 38 and the input of the optical transmitter 39 (OP) connected to the input of the first ferrovariometer 37, to the output of which the output of the first matching resistor 40, the output of the first sharpening capacitor 41 and the grid of the first thyratron 30. The second terminals of the first matching resistor 40 and the first sharpening capacitor 41 are grounded.

Второй вывод второго ферровариометра 38 подключен ко второму согласующему резистору 42, второму обостряющему конденсатору 43 и к сетке второго тиратрона 34. Вторые выводы второго согласующего резистора 42 и второго обостряющего конденсатора 43 заземлены.The second terminal of the second ferrovariometer 38 is connected to the second matching resistor 42, the second sharpening capacitor 43 and to the grid of the second thyratron 34. The second terminals of the second matching resistor 42 and the second sharpening capacitor 43 are grounded.

Выход оптического передатчика 39 (ОП) оптоволокном соединен с входом оптического приемника 44 (ОПР), выход которого подключен к входу внешнего запуска генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ). Выходы генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ) подключены к входам синхронизации первой цифровой камеры 10 и второй цифровой камеры 14.The output of the optical transmitter 39 (OP) is connected by optical fiber to the input of the optical receiver 44 (OPR), the output of which is connected to the input of the external trigger of the sync pulse generator 45 (GSI). The outputs of the sync pulse generator 45 (GSI) are connected to the synchronization inputs of the first digital camera 10 and the second digital camera 14.

Лазерные усилители яркости 1 и 16 выполнены на основе активных элементов на парах бромида меди. Использована поворотная платформа 4 Zolix RSA200. Использованы линейные трансляторы 5, 21, обеспечивающие линейное перемещение с ручной регулировкой, например, 7T173-25 фирмы Standa. Нейтральные светофильтры 7 и 17 представляют собой, например, нейтральное стекло марки НС-11. Первый и второй полосовые светофильтры 9 и 19 выполнены в виде интерференционных фильтров с полосой пропускания 510±5 нм. В качестве третьего полосового светофильтра 24 использовано цветное стекло, например, ОС-13 [http://www.elektrosteklo.ru/Elektrosteklo_Color_Glass_Spectral_Transmittance.pdf]. Первый объектив 8 представляет собой, например, объектив Navitar DO-5095. Второй объектив 18 представляет собой, например, объектив Sigma EX DG Macro 105 мм. В качестве третьего объектива 20 может быть использован или объектив Triplet 80 мм, или линза 50 мм. Четвертый объектив 23 - например, объектив Canon Macro Lens EF 100 мм. Для записи изображений использована камера Photron Fastcam SA1 в качестве первой цифровой камеры 10, камера Phantom Miro C110 в качестве второй цифровой камеры 14, и камера ELP-USBFHDO1M-MFV в качестве третьей цифровой камеры 22. В качестве инициирующего лазера 15 может быть использован полупроводниковый лазер с длиной волны излучения 660 нм и средней мощностью 2 Вт с внешней синхронизацией. Оптический передатчик 39 (ОП) и оптический приемник 44 (ОПР) выполнены на основе комплектов оптоэлектронных устройств Avago Technologies: оптический передатчик HFBR-1521Z и оптический приемник HFBR-2521Z. В качестве генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ) использован генератор Актаком AWG-4122, имеющий два выхода и внешнюю синхронизацию. Блок импульсного заряда 26 (БИЗ) выполнен по инверторной схеме заряда емкостного накопителя [Буркин Е.Ю, Свиридов В.В., Степанов Е.Ю. Инверторный источник питания для заряда емкостного накопителя // Известия Томского политехнического университета. 2012. Т. 321. №.4. C. 155-160.]. Использованы накопительный конденсатор 31 емкостью 1000 пФ, и накопительный конденсатор 35 емкостью 680 пФ. Зарядные индуктивности 27 и 28 составляли 50 мГн. В качестве зарядных диодов 29 и 33 использованы высоковольтные диоды UX-15B. Шунтирующие индуктивности 32 и 36 составляли 0,1 мГн. В качестве тиратронов 30 и 34 использовали импульсные водородные тиратроны ТГИ1-1000/25. Выход синхроимпульсов блока импульсного заряда 26 (БИЗ) реализован на основе импульсного трансформатора и синхронизован с зарядом емкостей 31, 35. Ферровариометры 37 и 38 представляли собой катушки индуктивности, в которые посредством винтового соединения введены ферритовые сердечники, позволяя варьировать задержку распространения сигнала по каждому каналу в диапазоне от 0 до 50 не. Величина емкостей обостряющих конденсаторов 41, 43 составляла 81 пФ. Величина сопротивления согласующих резисторов 40, 42 составляла 45 кОм.Laser brightness amplifiers 1 and 16 are made on the basis of copper bromide vapor active elements. The turntable 4 Zolix RSA200 was used. Linear translators 5, 21 were used, providing linear movement with manual adjustment, for example, 7T173-25 from Standa. Neutral filters 7 and 17 are, for example, HC-11 neutral glass. The first and second bandpass filters 9 and 19 are made in the form of interference filters with a passband of 510 ± 5 nm. Colored glass, for example, OS-13 [http://www.elektrosteklo.ru/Elektrosteklo_Color_Glass_Spectral_Transmittance.pdf], was used as the third bandpass filter 24. The first lens 8 is, for example, a Navitar DO-5095 lens. The second lens 18 is, for example, a Sigma EX DG Macro 105mm lens. Either an 80mm Triplet lens or a 50mm lens can be used as the third objective 20. The fourth lens 23 is for example the Canon Macro Lens EF 100mm. To record images, a Photron Fastcam SA1 camera was used as the first digital camera 10, a Phantom Miro C110 camera as a second digital camera 14, and an ELP-USBFHDO1M-MFV camera as a third digital camera 22. A semiconductor laser can be used as an initiating laser 15 with a radiation wavelength of 660 nm and an average power of 2 W with external synchronization. Optical transmitter 39 (OP) and optical receiver 44 (OPR) are made on the basis of sets of optoelectronic devices Avago Technologies: optical transmitter HFBR-1521Z and optical receiver HFBR-2521Z. The generator Aktakom AWG-4122, which has two outputs and external synchronization, is used as a sync pulse generator 45 (GSI). The pulse charging unit 26 (BIZ) is made according to the inverter charging circuit of the capacitive storage [Burkin E.Yu., Sviridov V.V., Stepanov E.Yu. Inverter power supply for charging a capacitive storage // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2012. T. 321. No. 4. S. 155-160.]. A storage capacitor 31 with a capacity of 1000 pF and a storage capacitor 35 with a capacity of 680 pF are used. Charging inductances 27 and 28 were 50 mH. High voltage UX-15B diodes are used as charging diodes 29 and 33. Shunt inductances 32 and 36 were 0.1 mH. Pulsed hydrogen thyratrons TGI1-1000 / 25 were used as thyratrons 30 and 34. The output of the sync pulses of the pulse charge unit 26 (BIZ) is implemented on the basis of a pulse transformer and is synchronized with the charge of capacities 31, 35. Ferrovariometers 37 and 38 were inductors, into which ferrite cores were inserted by means of a screw connection, allowing the signal propagation delay along each channel to be varied. range from 0 to 50 not. The magnitude of the capacitances of the sharpening capacitors 41, 43 was 81 pF. The resistance value of the terminating resistors 40, 42 was 45 kOhm.

Излучение сверхсветимости первого лазерного усилителя яркости 1, при помощи собирающей линзы 2 и вогнутого зеркала 3, фокусируют на объекте исследования 6, например, на образце смеси поротков nаnоАl-микроАl-наноFе, которому предварительно придана форма параллелепипеда, перемещая его на первом линейном трансляторе 5 в направлении вдоль оптической оси вогнутого зеркала 3 (стрелки на фиг. 1). Положение области фокусирования осуществляют путем вращения поворотной платформы 4. Положение объекта исследования 6 по отношению к оптическим осям вогнутого зеркала 4 и второго усилителя яркости 16 подбирают эмпирически с целью получения минимального искажения изображений, регистрируемых цифровыми камерами 10 и 14. Отраженное от объекта исследования 6 излучение лазерного усилителя яркости 1 собирают вогнутым зеркалом 3 и собирающей линзой 2 и направляют на вход первого усилителя яркости 1. Пройдя через активную среду первого лазерного усилителя яркостиThe superlumination radiation of the first laser brightness amplifier 1, with the help of a collecting lens 2 and a concave mirror 3, is focused on the object of study 6, for example, on a sample of a mixture of nanoAl-microAl-nanoFe, which is preliminarily given the shape of a parallelepiped, moving it on the first linear translator 5 in direction along the optical axis of the concave mirror 3 (arrows in Fig. 1). The position of the focusing area is carried out by rotating the turntable 4. The position of the research object 6 with respect to the optical axes of the concave mirror 4 and the second brightness amplifier 16 is selected empirically in order to obtain minimal distortion of the images recorded by digital cameras 10 and 14. Reflected from the object of study 6 laser radiation the brightness amplifier 1 is collected by a concave mirror 3 and a collecting lens 2 and directed to the input of the first brightness amplifier 1. Having passed through the active medium of the first laser brightness amplifier

1, излучение усиливается. Излучение с выхода первого лазерного усилителя яркости 1 масштабируют с помощью первого нейтрального фильтра 7 и проецируют первым объективом 8 на матрицу первой цифровой камеры 1О. Первый полосовой светофильтр 9 пропускает только монохроматическое излучение. Последовательность кадров первой цифровой камеры 1О передают в переанальный компьютер 11 (ПК) для последующего хранения и обработки.1, the radiation is amplified. Radiation from the output of the first laser brightness amplifier 1 is scaled using the first neutral filter 7 and is projected by the first objective 8 onto the matrix of the first digital camera 1O. The first bandpass filter 9 transmits only monochromatic radiation. The sequence of frames of the first digital camera 1O is transferred to a reanal computer 11 (PC) for subsequent storage and processing.

Одновременно излучение сверхсветимости второго лазерного усилителя яркости 16, при помощи третьего объектива 20 фокусируют на объекте исследования 6, перемещая его на втором линейном трансляторе 21 в направлении вдоль оптической оси второго усилителя яркости 16 (стрелки на фиг. 1). Область фокусирования может изменяться путем изменения фокусного расстояния третьего объектива 20. Расположение области фокусирования третьего объектива 20 может совпадать или не совпадать с положением области фокусирования вогнутого зеркала 3. Отраженное от объекта исследования 6 излучение второго лазерного усилителя яркости 16 собирают третьим объективом 20 и направляют на вход второго лазерного усилителя яркости 16. Пройдя через активную среду второго лазерного усилителя яркости 16, излучение усиливается. Излучение с выхода второго лазерного усилителя яркости 16 масштабируют с помощью второго нейтрального светофильтра 17 и проецируют вторым объективом 18 на матрицу второй цифровой камеры 14. Второй полосовой светофильтр 19 пропускает только монохроматическое излучение. Последовательность кадров второй цифровой камеры 14 передается в персональный компьютер 11 (ПК) для последующего хранения и обработки. At the same time, the super-luminosity radiation of the second laser brightness amplifier 16, using the third objective 20, is focused on the research object 6, moving it on the second linear translator 21 in the direction along the optical axis of the second brightness amplifier 16 (arrows in Fig. 1). The focusing area can be changed by changing the focal length of the third lens 20. The location of the focusing area of the third lens 20 may or may not coincide with the position of the focusing area of the concave mirror 3. The radiation of the second laser brightness amplifier 16 reflected from the object of study 16 is collected by the third lens 20 and directed to the input the second laser brightness amplifier 16. Having passed through the active medium of the second laser brightness amplifier 16, the radiation is amplified. Radiation from the output of the second laser brightness amplifier 16 is scaled using the second neutral light filter 17 and is projected by the second lens 18 onto the matrix of the second digital camera 14. The second bandpass filter 19 transmits only monochromatic radiation. The sequence of frames of the second digital camera 14 is transferred to a personal computer 11 (PC) for subsequent storage and processing.

Лазерные усилители яркости 1 и 16 работают в импульсно-периодическом режиме, который реализуется путем формирования высоковольтных импульсов накачки. В межимпульный период, когда первый 30 и второй 34 тиратроны закрыты, первый накопительный конденсатор 31 заряжается током, протекающим от блока импульсного заряда 26 (БИЗ) через первую зарядную индуктивность 27, первый зарядный диод 29 и первую шунтирующую индуктивность 32, блокирующую протекание тока заряда первого накопительного конденсатора 31 через активную среду первого лазерного усилителя яркости 1, а второй накопительный конденсатор 35 заряжается током, протекающим от блока импульсного заряда 26 (БИЗ) через вторую зарядную индуктивность 28, второй зарядный диод 33 и вторую шунтирующую индуктивность 36, блокирующую протекание тока заряда второго накопительного конденсатора 35 через активную среду второго лазерного усилителя яркости 16. Синхроимпульс, формируемый блоком импульсного заряда 26 (БИЗ), передается на сетку первого тиратрона 30 через первый ферровариометр 37, открывает первый тиратрон 30, передается на сетку второго тиратрона 34 через второй ферровариометр 38 и открывает второй тиратрон 34. В то время, когда первый тиратрон 30 открыт, первый накопительный конденсатор 31 разряжается током, протекающим через газоразрядную трубку первого лазерного усилителя яркости 1 и первый тиратрон 30, формируя импульсы накачки лазерного усилителя яркости 1, которые создают излучение сверхсветимости. В то время, когда второй тиратрон 35 открыт, второй накопительный конденсатор 35 разряжается током, протекающим через газоразрядную трубку второго усилителя яркости 16 и второй тиратрон 34, формируя импульсы накачки второго лазерного усилителя яркости 16, которые создают его излучение сверхсветимости.Laser brightness amplifiers 1 and 16 operate in a repetitively pulsed mode, which is realized by generating high-voltage pump pulses. In the interpulse period, when the first 30 and second 34 thyratrons are closed, the first storage capacitor 31 is charged with a current flowing from the pulsed charging unit 26 (BIZ) through the first charging inductance 27, the first charging diode 29 and the first shunt inductance 32, which blocks the flow of the charge current of the first storage capacitor 31 through the active medium of the first laser brightness amplifier 1, and the second storage capacitor 35 is charged with a current flowing from the pulsed charging unit 26 (PIC) through the second charging inductance 28, the second charging diode 33 and the second shunt inductance 36, which blocks the flow of the charge current of the second storage capacitor 35 through the active medium of the second laser brightness amplifier 16. The sync pulse generated by the pulsed charge unit 26 (BIZ) is transmitted to the grid of the first thyratron 30 through the first ferrovariometer 37, opens the first thyratron 30, is transmitted to the grid of the second thyratron 34 through the second ferrovariometer 38, and opening the second thyratron 34 is open. While the first thyratron 30 is open, the first storage capacitor 31 is discharged by the current flowing through the gas discharge tube of the first laser brightness amplifier 1 and the first thyratron 30, generating pump pulses of the laser brightness amplifier 1, which create superluminescence radiation. While the second thyratron 35 is open, the second storage capacitor 35 is discharged by the current flowing through the gas discharge tube of the second brightness amplifier 16 and the second thyratron 34, forming pump pulses of the second laser brightness amplifier 16, which create its superluminescence radiation.

Величины емкостей обостряющих конденсаторов 41, 43 и согласующих резисторов 40, 42 подбирают эмпирическим путем для согласования импеданса блока импульсного заряда 26 (БИЗ) с сеточным импедансом тиратронов 30 и 35 и обеспечения их устойчивой работы.The values of the capacitances of the sharpening capacitors 41, 43 and the matching resistors 40, 42 are selected empirically to match the impedance of the pulsed charge unit 26 (BIZ) with the grid impedance of the thyratrons 30 and 35 and ensure their stable operation.

Синхроимпульс, формируемый блоком импульсного заряда 26 (БИЗ) поступает на вход оптического передатчика 39 (ОП), в котором преобразуется в оптический сигнал и передается по оптоволокну в оптический приемник 44 (ОПР), в котором преобразуется обратно в электрический сигнал и поступает на вход генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ), обеспечивая гальваническую развязку блока импульсного заряда 26 (БИЗ) и генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ). Сигнал с первого выхода генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ) поступает на вход синхронизации первой цифровой камеры 10. Каждый импульс на входе синхронизации первой цифровой камеры 10 производит изображение объекта исследования 6 (фиг. 2). Сигнал со второго выхода генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ) поступает на вход синхронизации второй цифровой камеры 14. Каждый импульс на входе синхронизации второй цифровой камеры 14 производит изображение объекта исследования 6. Сигналы на выходах генератора синхроимпульсов 45 задаются с одинаковой или различной частотой, определяемой задачами эксперимента.The sync pulse generated by the pulsed charging unit 26 (BIZ) is fed to the input of the optical transmitter 39 (OP), in which it is converted into an optical signal and transmitted via optical fiber to the optical receiver 44 (OPD), in which it is converted back into an electrical signal and enters the generator input sync pulses 45 (GSI), providing galvanic isolation of the pulse charge unit 26 (BIZ) and the sync pulse generator 45 (GSI). The signal from the first output of the sync pulse generator 45 (GSI) is fed to the synchronization input of the first digital camera 10. Each pulse at the synchronization input of the first digital camera 10 produces an image of the research object 6 (Fig. 2). The signal from the second output of the sync pulse generator 45 (GSI) is fed to the synchronization input of the second digital camera 14. Each pulse at the synchronization input of the second digital camera 14 produces an image of the object under study 6. The signals at the outputs of the sync pulse generator 45 are set at the same or different frequency, determined by the objectives of the experiment ...

На фиг. 2 показан случай, когда первая цифровая камера 10 регистрирует изображения с частотой, в два раза меньшей частоты работы усилителей яркости 1 и 16 , а вторая цифровая камера 14 регистрирует изображения с частотой, в четыре раза меньшей частоты работы усилителей яркости. FIG. 2 shows the case where the first digital camera 10 records images with a frequency that is half the frequency of the brightness amplifiers 1 and 16, and the second digital camera 14 records images with a frequency that is four times lower than the frequency of the brightness amplifiers.

СИ - синхроимпульс; SI - sync pulse;

У1 - излучение первого усилителя яркости 1; U1 - radiation of the first brightness amplifier 1;

У2 - излучение второго усилителя яркости 16; U2 - radiation of the second brightness amplifier 16;

ЗК1 - синхроимпульс, поступающий с первого выхода генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ) на вход синхронизации первой цифровой камеры 10; ЗК1 - sync pulse coming from the first output of the sync pulse generator 45 (GSI) to the synchronization input of the first digital camera 10;

ЗК2 - синхроимпульс, поступающий со второго выхода генератора синхроимпульсов 45 (ГСИ) на вход синхронизации второй цифровой камеры 14; ЗК2 - sync pulse coming from the second output of the sync pulse generator 45 (GSI) to the synchronization input of the second digital camera 14;

ЭК1 - импульс излучения, формирующий изображение первой цифровой камеры 1;EK1 is a radiation pulse that forms an image of the first digital camera 1;

ЭК2 - импульс излучения, формирующий изображение второй цифровой камеры 14; EK2 is a radiation pulse that forms an image of the second digital camera 14;

t₀ - начало синхроимпульса, поступающего на входы ферровариометров 37, 38 и оптический передатчик 39; t ₀ - the beginning of the sync pulse arriving at the inputs of the ferrovariometers 37, 38 and the optical transmitter 39;

t₁ - момент появления излучения первого усилителя яркости 1; t ₁ - the moment the radiation of the first brightness amplifier 1 appears;

t₂ - момент появления излучения второго усилителя яркости 16; t ₂ - the moment the radiation of the second brightness amplifier 16 appears;

Δt - задержка между импульсами излучения усилителей яркости, Δt=t₂-t₁.Δt is the delay between the radiation pulses of the brightness amplifiers, Δt = t ₂ -t ₁ .

Излучение инициирующего лазера 15 устанавливают на уровне, достаточном для инициирования процесса горения, например, 2 Вт в непрерывном режиме. По нажатию оператором кнопки начала исследования 13 (КН), контроллер 12 (К) формирует сигналы разрешения для инициирующего лазера 15 и включения записи на первой 10 и второй 14 цифровых камерах. После включения инициирующего лазера, его излучение с помощью линзы 25 фокусируется на объекте исследования 6. Спустя некоторое время после начала воздействия инициирующего лазера 15, объект исследования 6 (образец порошка металла) загорается, и происходит изменение его поверхности. Процесс горения объекта исследования 6 записывают в собственном свечении третьей цифровой камерой 22 через четвертый объектив 23 и третий полосовой фильтр 24.The radiation of the initiating laser 15 is set at a level sufficient to initiate the combustion process, for example, 2 W in continuous mode. When the operator presses the start button 13 (KH), the controller 12 (K) generates permission signals for the initiating laser 15 and start recording on the first 10 and second 14 digital cameras. After turning on the initiating laser, its radiation is focused on the object under study 6 by means of lens 25. Some time after the initiation of the action of the initiating laser 15, the object under study 6 (metal powder sample) lights up, and its surface changes. The combustion process of the research object 6 is recorded in its own glow by the third digital camera 22 through the fourth objective 23 and the third bandpass filter 24.

Изображения объекта наблюдения (сетка с шагом 0,3 мм), полученные первым усилителем яркости 1 (верхний ряд) и вторым усилителем яркости 16 (нижний ряд) при различной задержке Δt, представленные на фиг. 3, демонстрируют влияние излучения второго усилителя яркости 16 при Δt = 0 в виде яркого пятна, которое представляет собой излучение второго усилителя яркости 16, отраженное от области наблюдения второго усилителя яркости 16 и усиленное первым усилителем яркости 1. В качестве объектива 20 использовался объектив Triplet 80 мм. Из представленных на фиг. 3 изображений следует, что использование двух лазерных усилителей яркости 1 и 16 позволяет получать изображение одной области объекта исследования 6 с различным увеличением и минимальной временной задержкой Δt равной длительности излучения усилителя яркости на парах металла (20-30 нс), которая намного меньше длительности экспозиции первой и второй цифровых камер и частоты регистрации. Взаимное влияние усилителей яркости 1 и 16 наблюдается при положительной задержке Δt, по величине меньшей длительности излучения первого усилителя яркости 1, а также при отрицательной задержке Δt, по величине меньшей длительности излучения второго усилителя яркости 16.Images of the object of observation (grid with a pitch of 0.3 mm) obtained by the first brightness amplifier 1 (upper row) and the second brightness amplifier 16 (lower row) at different delays Δt, presented in Fig. 3, demonstrate the effect of the radiation of the second brightness amplifier 16 at Δt = 0 in the form of a bright spot, which is the radiation of the second brightness amplifier 16, reflected from the observation area of the second brightness amplifier 16 and amplified by the first brightness amplifier 1. As objective 20, a Triplet 80 objective was used. mm. From the examples shown in FIG. 3 images, it follows that the use of two laser brightness amplifiers 1 and 16 makes it possible to obtain an image of one area of the research object 6 with different magnification and a minimum time delay Δt equal to the radiation duration of the metal vapor brightness amplifier (20-30 ns), which is much shorter than the exposure duration of the first and second digital cameras and recording rates. The mutual influence of the brightness amplifiers 1 and 16 is observed with a positive delay Δt, in terms of the shorter radiation duration of the first brightness amplifier 1, and also with a negative delay Δt, in terms of the shorter radiation duration of the second brightness amplifier 16.

Изображения, представленные на фиг. 4, демонстрируют, что использование двух лазерных усилителей 1 и 16 яркости позволяет получить практически одновременное, с задержкой Δt в пределах одного межимпульсного периода усилителя яркости, изображение двух областей объекта исследования 6 во время горения. В качестве объектива 20 использовали собирающую линзу с фокусным расстоянием 50 см. Инициирование осуществляли в области, наблюдаемой вторым усилителем яркости 16. Область наблюдения первого усилителя яркости 1 находилась справа от области наблюдения второго усилителя яркости 16.The images shown in FIG. 4, demonstrate that the use of two laser brightness amplifiers 1 and 16 makes it possible to obtain an almost simultaneous, with a delay Δt within one interpulse period of the brightness amplifier, an image of two regions of the object of study 6 during combustion. A collecting lens with a focal length of 50 cm was used as the objective 20. Initiation was carried out in the area observed by the second brightness amplifier 16. The observation area of the first brightness amplifier 1 was to the right of the observation area of the second brightness amplifier 16.

Таким образом, предложенное техническое решение представляет интерес при исследовании порошков металлов и их смесей, горение которых имеет неоднородный характер.Thus, the proposed technical solution is of interest in the study of metal powders and their mixtures, the combustion of which has a non-uniform character.

Claims

A device for studying the combustion of metal powders or their mixtures, containing the first laser brightness amplifier based on an active element based on copper bromide vapor (1), on one side of which the first neutral light filter (7), the first objective (8) are sequentially installed on its optical axis , the first bandpass filter (9) and the first digital camera (10), the recording enable input of which is connected to the controller (12), on the other side of the first laser brightness amplifier (1), on its optical axis, a collecting lens (2) is sequentially located and a concave mirror (3) placed on the turntable (4); along the optical axis of the concave mirror (3), the first linear translator (5) is located, on which the object of study (6) is located; on the optical axis of the second digital camera (22), a second objective (23), a second bandpass filter (24) and an object of study (6) are installed; the first (10) and second (22) digital cameras are connected to a personal computer (11); an initiating laser (15), a biconvex lens (25), characterized in that a start button (13), an initiating laser (15) and a third digital camera (14), which is connected to a personal computer (11), are connected to the controller (12) ; on the optical axis of the initiating laser (15), a biconvex lens (25) and a research object (6) are sequentially located; on one side of the second laser brightness amplifier (16) on its optical axis, a second neutral filter (17), a third objective (18), a third bandpass filter (19) and a third digital camera (14) are sequentially installed, on the other side of the second laser the brightness amplifier (16), on its optical axis, the fourth objective (20), located on the second linear translator (21), and the research object (6) are sequentially located; two charging inductances (27, 28) are connected to the high-voltage output of the pulse charging unit (26), while the anode of the first charging diode (29) is connected to the first charging inductance (27), the cathode of which is connected to the anode of the first thyratron (30), the cathode of which is grounded, and the anode of the first thyratron (30) and the cathode of the first charging diode (29) are connected to the first storage capacitor (31), which is connected to the high-voltage electrode of the gas-discharge tube of the first laser brightness amplifier (1) and to the terminal of the first shunt inductance (32), which is connected to the low voltage electrode of the gas discharge tube of the first laser brightness amplifier (1) and is grounded; the anode of the second charging diode (33) is connected to the terminal of the second charging inductance (28), the cathode of which is connected to the anode of the second thyratron (34), the cathode of which is grounded; the second storage diode is connected to the cathode of the second charging diode (33) and the anode of the second thyratron (34) a capacitor (35), which is connected to the high voltage electrode of the gas discharge tube of the second laser brightness amplifier (16) and to the second shunt inductance (36), which is connected to the low voltage electrode of the gas discharge tube of the second laser brightness amplifier (16) and is grounded; The inputs of two ferrovariometers (37, 38) and the input of an optical transmitter (39) connected to the input of the first ferrovariometer (37), to the output of which the first matching resistor (40), the first sharpening capacitor ( 41) and the grid of the first thyratron (30), while the first matching resistor (40) and the first sharpening capacitor (41) are grounded; the second ferrovariometer (38) is connected to the second matching resistor (42), the second sharpening capacitor (43) and to the grid of the second thyratron (34), and the second matching resistor (42) and the second sharpening capacitor (43) are grounded; the output of the optical transmitter (39) is connected to the input of the optical receiver (44), the output of which is connected to the input of the external trigger of the sync pulse generator (45), which is connected to the synchronization inputs of the first (10) and third (14) digital cameras.