ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГОРЕНИЯ НАНОПОРОШКОВ МЕТАЛЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИМПУЛЬСНОГО И НЕПРЕРЫВНОГО ЛАЗЕРОВ ПОДСВЕТКИ

QKMHCE

Аннотация

Работа посвящена развитию метода скоростной визуализации процессов высокотемпературного горения с использованием лазерной подсветки. Объектом визуализации выбран образец нанопорошка алюминия, горение которого протекает при температуре, достигающей 2500 К и сопровождается ярким свечением, которое изменяется в широком диапазоне в процессе горения. Показано, что лазерная подсветка расширяет возможности скоростной системы визуализации и позволяет более детально исследовать поверхность образцов по сравнению с пассивной визуализацией путем установки нейтрального или полосового светофильтров перед объективом скоростной камеры. Рассмотрены различные варианты визуализации в собственном свечении с установкой светофильтров с различным пропусканием. Для мониторинга поверхности горящего материала скоростной видеокамерой в широком диапазоне температур объекта предложено использовать подсветку малой мощности от непрерывного твердотельного лазера или импульсного лазера, а также расширитель пучка для равномерного освещения поверхности. Проведено сравнение результатов визуализации с использованием подсветки от твердотельного лазера с длиной волны 532 нм и лазера на парах бромида меди с длиной волны 510,6 нм. Показано, что мощности излучения твердотельного лазера 200 мВт при диаметре области подсветки 20 мм достаточно для визуализации «сквозь пламя» поверхности горящего нанопорошка алюминия на низкотемпературной стадии горения до температур ~1950 К, при этом равномерность освещения поверхности может обеспечиваться как за счет применения диффузора, расположенного непосредственно вблизи образца, так и с применением телескопического расширителя пучка. Теоретические оценки и результаты эксперимента показали, что мощности излучения 200 мВт вне зависимости от типа лазера недостаточно для визуализации поверхности горящего нанопорошка алюминия на высокотемпературной стадии горения. Возможность полного подавления засветки при горении с температурой выше 2500 К появляется при использовании лазера подсветки со средней мощностью >3,35 Вт. Предложенная техника подсветки на основе твердотельного лазера имеет преимущества по надежности и простоте по сравнению с известными системами на основе лазера на парах меди или бромида меди.