УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПОТОКА ЧАСТИЦ
DEVICE FOR DETERMINING PARAMETRES OF HIGH-SPEED FLOW OF PARTICLES

Изобретение относится к области диагностики, в частности диагностики слабосветящихся частиц при технологических процессах нанесения порошковых покрытий методами холодного газодинамического и детонационного напыления.
Известно устройство для диагностики потоков частиц [1], состоящее из видеокамеры и проецирующего объекта.
Данное устройство не может обеспечить регистрацию слабонагретых и холодных частиц и определить их параметры - скорость, размеры - ввиду низкой интенсивности свечения частиц и недостаточной чувствительности видеокамеры.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство для диагностики потоков частиц [2], состоящее из линейки импульсных полупроводниковых лазеров, видеокамеры и проецирующего объектива.
Недостатком данного устройства является трудность идентификации треков частиц из-за короткой длительности импульса лазеров, необходимость синхронизации видеокамеры и лазера, дороговизна аппаратного комплекса.
Задачей данного изобретения является обеспечение идентификации треков с одновременным расширением функциональных возможностей устройства за счет диагностики потока частиц и обеспечение регистрации параметров холодных и слабонагретых частиц, а также удешевление комплекса диагностической аппаратуры.
Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве для определения параметров высокоскоростного потока частиц, содержащем излучатель, оптически связанный с фокусирующим объективом и видеокамеру с проецирующим объективом, в качестве излучателя использована дуговая лампа с эллиптическим зеркалом, фокусирующей насадкой и сферическим зеркалом, оптически связанным с излучателем, причем центр кривизны сферического зеркала совпадает с фокусом эллиптического зеркала, а также оптической ловушкой.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид предлагаемого устройства.
Устройство содержит дуговую лампу 1 с цветовой температурой от 5000 до 6000 К, разрядный промежуток которой находится в фокусе эллиптического зеркала 2. На эллиптическое зеркало 2 надета фокусирующая насадка 3. В области второго фокуса эллиптического зеркала 2 располагается исследуемый поток частиц 4. Сферическое зеркало 5 размещено на оптической оси эллиптического зеркала 2 на расстоянии своего радиуса от фокуса эллиптического зеркала 2. Видеокамера 6 с проецирующим объективом расположена под углом к оптической оси. Проецирующий объектив отображает область потока вблизи фокуса на ПЗС - приемник видеокамеры 6. Излучение, не попадающее в апертуру сферического зеркала 5, поглощается в оптической ловушке 7, снижающей фоновую засветку.
Устройство работает следующим образом. Излучение дуговой лампы 1 фокусируется эллиптическим зеркалом 2 в область второго фокуса эллиптического зеркала 2 в пятно освечивания 8 диаметром приблизительно 15 мм. В эту область перпендикулярно оптической оси подается поток частиц 4. Излучение, рассеянное на частицах, регистрируется видеокамерой 6. Время экспозиции определяется длительностью открытия затвора видеокамеры и может составлять 1-10 мкс. Нерассеянное излучение попадает на сферическое зеркало 5 и возвращается в фокальную область эллиптического зеркала 2. Тем самым увеличивается интенсивность потока излучения в фокальной области. Фокусирующая насадка 3 также обеспечивает увеличение приблизительно на 20% интенсивности подсветки частиц.
Использование предлагаемого устройства позволило определить параметры холодных частиц, скорости и распределение по размерам при скоростях частиц от 700 до 1000 м/с при минимальных затратах на оборудование.
Литература
1. J.R.Fincke, W.D.Swank // IEEE Trans. Plasma Sci. v. PS-19, 1990, 948-957.
2..E.Hamalainen, J.Vattulainen et al. // Proceedings ITSC 2000, 2000, p.83-91.