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第二十二届高交会成果——激光监视器技术对高温高亮过程的观察与表征
作者:武聪  时间:2020-11-01

激光监视器技术对高温高亮过程的观察与表征

 

  一、成果简介:

基于金属蒸汽激光的激光监视器技术可实时对高温度高亮度过程中的研究对象进行清晰成像和表面光学特性的表征。解决了在对高温高亮过程的研究中强烈背景光导致的观察设备过曝光,进而无法对待测对象清晰成像的问题。相比于使用滤光片减弱光强的方式,该技术的成像区域不受样本亮度分布不均匀的影响,且清晰度对比度更高。相比于手动或自动调节曝光的相机,该技术无需调节曝光,适应性更强,可用于实时过程监控。在高温材料(陶瓷)的合成和铸造,激光加工、破伤,焊接,等离子技术应用等等领域发挥作用。理论上激光监视器可适用于上万摄氏度的实验对象,在实验中曾成功用于8600 K (0.74 eV)的等离子诱导损伤研究。

二、技术特性:

作为一个成像系统,激光监视器的光源为绿色可见光。就目前已成型可靠的设备而言,激光监视器的最小分辨尺寸为10 μm,物方观察区域大小约直径1mm,监测重复采样频率20 kHz。具体图像参数还取决于应用的摄影机参数,成像矩阵大小,分辨率,采样频率,曝光时间等等。除了普通的近距离观察之外,激光监视器还有远程观测方案。最远可达3m,但是成像效果较差。现行成熟的远距离观察方案的观测距离为1m,最小分辨尺寸50 μm,观察区域约直径1.5cm。基于该技术的研究,项目负责人发表了多篇高水平SCI期刊文章,包含两篇中科院top期刊,并作为参与人拥有多项相关专利。

三、推广应用情况

研究成果可应用于:金属粉末自蔓延合成陶瓷材料的过程中粉末表面变化和燃烧波传播的表征;使用高能激光对研究对象进行焊接、雕刻、切割、破伤等操作中,在激光作用的过程中实时对熔池、切割面、及破伤位置的清晰成像和特征提取;以及电弧放电,等离子束、等离子焊接、侵蚀等作用,高温高压材料合成等其他高温高亮情况下的材料成像和特性表征。 

    四、合作方式 

技术合作股权转让、风险投资、合作开发、合作兴办新企业。 

五、联系方式

科学技术研究院联系人:武聪

科学技术研究院联系电话:0418-5110321