Устройство для определения параметров высокоскоростного потока частиц

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ПОТОКА ЧАСТИЦ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Чивель Юрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для определения параметров высокоскоростного потока частиц, содержащее излучатель, оптически связанный с фокусирующим объективом и видеокамеру с проецирующим объективом, отличающееся тем, что в качестве излучателя использована дуговая лампа с эллиптическим зеркалом, фокусирующей насадкой и сферическим зеркалом, оптически связанными с излучателем, причем центр кривизны сферического зеркала совпадает с фокусом эллиптического зеркала, а также оптической ловушкой. 54272009.08.30 Полезная модель 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 изза короткой длительности импульса лазеров, необходимость синхронизации видеокамеры и лазера, дороговизна аппаратного комплекса. Задачей данной полезной модели является обеспечение идентификации треков с одновременным расширением функциональных возможностей устройства для определения параметров высокоскоростного потока частиц 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 полезной модели поясняется фигурой, где изображено предлагаемое устройство для определения параметров высокоскоростного потока частиц. Устройство для определения параметров высокоскоростного потока частиц 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 для определения параметров высокоскоростного потока частиц 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 от 1 до 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. 54272009.08.30 Использование предлагаемого устройства для определения параметров высокоскоростного потока частиц позволило определить параметры холодных частиц, скорости и распределение по размерам, при скоростях частиц от 700 до 1000 м/с, при минимальных затратах на оборудование. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3