Метод и средства скоростной визуализации объектов и процессов, экранированных фоновым излучением

Институт оптики атмосферы СО РАН

Авторы: к.т.н. М.В. Тригуб., д.т.н. Г.С. Евтушенко, Н.А. Васнев, к.ф.-м.н. С.Н. Торгаев, к.ф.-м.н. В.О. Троицкий.

В ИОА СО РАН впервые решена задача получения изображений объектов, в том числе слабоконтрастных, и быстропротекающих процессов, экранированных фоновым излучением высокой интенсивности. Исследованы процессы, протекающие в области взаимодействия высококонцентрированных потоков энергии с веществом. В основе метода – использование квантового усилителя и независимого источника подсветки. Разработана, реализована в виде лабораторного макета и апробирована оптико-электронная система высокоскоростной визуализации с временным разрешением до 10 мкс объектов и процессов, экранированных от наблюдателя фоновым излучением, в том числе, при их удаленном (свыше 15 м) расположении. Получены изображения слабоконтрастных объектов, экранированных фоновым излучением различной природы с яркостной температурой до 40 тыс. К. Разделение функций подсветки объекта и усиления его изображения обеспечивает уменьшение искажений формируемых изображений, улучшение характеристик оптической системы, в том числе увеличение области зрения на 40% относительно моностатического лазерного монитора. С использованием разработанного метода изучены процессы синтеза новых материалов – искусственного алмаза, наночастиц тугоплавких оксидов и металлов (рис. 1). Возможно применение метода для визуализации процессов обработки материалов, производства наночастиц лазерным испарением, лазерной сварки.

Рис. 1. Скоростная визуализация процессов роста алмаза в СВЧ плазме (a, b) и горения NiAl (c,d)

Публикации:

  1. Trigub M.V., Vasnev N.A., Evtushenko G.S. Bistatic laser monitor for imaging objects and processes // Applied Physics B: Lasers and Optics. V.126. N.3. Article 33. DOI: 10.1007/s00340-020-7387-5.
  2. Тригуб М.В., Васнев Н.А., Евтушенко Г.С., Димаки В.А. Система синхронизации импульсно-периодического режима работы активных сред на самоограниченных переходах в парах металлов // Приборы и техника эксперимента. 2019. №1. С.30–35. DOI: 10.1134/S0032816218060307.
  3. Evtushenko G.S., Trigub M.V., Torgaev S.N., Shiyanov D.V., Bushuev E.V., Bolshakov A.P., Zemskov K.I., Savransky V.V., Ralchenko V.G., Konov V.I. Laser monitor for imaging single crystal diamond growth in H2-CH4 microwave plasma // Optics & Laser Technology. 2019. V.120. 105716. DOI:1016/j.optlastec.2019.105716. Q1.
  4. Васнев Н.А., Тригуб М.В., Евтушенко Г.С. Особенности работы усилителя яркости на парах бромида меди в схеме бистатического лазерного монитора // Оптика атмосферы и океана. Т.32. №03. С.247–253. DOI: 10.15372/AOO20190310. (Vasnev N.A., Trigub M.V. and Evtushenko G.S. Features of Operation of a Brightness Amplifier on Copper Bromide Vapors in the Bistatic Scheme of a Laser Monitor // Atmospheric and Oceanic Optics. 2019. V.32. N.4. P.483–489. DOI: 10.1134/S1024856019040171).
  5. Trigub M.V., Platonov V.V., Osipov V.V., Evtushenko T.G., Evtushenko G.S. Laser monitors for high speed imaging of materials modification and production // Vacuum. 2017. V.143. P.486–490. DOI:1016/j.vacuum.2017.03.016. Q2.
  6. Trigub M.V., Evtushenko G.S., Torgaev S.N., Shiyanov D.V., Evtushenko T.G. Copper bromide vapor brightness amplifiers with 100 kHz pulse repetition frequency // Optics Communications. 2016. V.376. October. P.81–85. DOI:1016/j.optcom.2016.04.039.
  7. Тригуб М.В., Торгаев С.Н., Евтушенко Г.С., Троицкий В.О., Шиянов Д.В. Бистатический лазерный монитор // Письма в ЖТФ. 2016. Т.42. вып.12. С.51–56. DOI:10.1134/S1063785016060298.