追踪等离子体内物质的时间空间变化

内容节点: 概述; 实验/设备条件; 样品提取; 实验/操作方法; 实验结果/结论; 仪器/耗材清单

追踪等离子体内物质的时间空间变化

背景介绍：

等离子体一直是物理研究中非常重要的一个方向，涉及的研究方向包括：等温等离子体，燃烧，爆炸，LIBS，激光加工等等，并在工业领域具有广泛的应用场景。在涉及等离子体的一系列研究方向中，有一种普遍的需求，了解等离子体由何种成分构成，以及其如何随时间变化，及测试等离子体的关键参数：温度和自由电子、离子浓度。
为了收集此类信息，我们需要同时进行等离子成像和等离子体光谱测试。

等离子体特点：

通常来讲，等离子环境具有高动态和瞬时的特性，所以成像及光谱信息要在数十纳秒（甚至皮秒量级）的时间内进行捕获。此时普通探测器无法提供这么高的时间分辨率，像增强型探测器（ICCD/ICMOS）是较为合适的探测器，它的像增强器光阴极门控能提供纳秒量级的时间闸门。特定波长的带通可以筛选出特定化学结构（分子，原子团，原子，离子等）的特征光谱，滤光片只需要在ICCD相机前安装好，就可以用于2D PLIF或者LIF图像的采集。
等离子体光谱

获取光谱的常用仪器就是连接了ICCD相机的光谱仪。当用原子或离子的指纹光谱图谱来辨别其种类时，仪器的光谱分辨率参数就显得尤为重要。典型的分辨率要达到0.1nm甚至更高的量级，因此需要配置500mm或以上焦距的光谱仪。
等离子体成像

Dual-image acquisition mode（双帧采集模式）是我们的产品在成像技术上的一个进步：连续两幅图像以一个较短的帧间间隔（300ns）被拍摄，使得我们能实现在微尺度内对等离子体的速度与空间位置的测量，粒子图像测速PIV可以利用这种模式来实现。我们的sCMOS和ICMOS的双帧模式均可以用于PIV实验。
我们的解决方案

我们提供两个系列的增强型探测器：Istar ICCD系列和Istar-sCMOS系列，均可以提供二代及三代像增强器，可以覆盖190nm-1000nm的波段范围。Istar-sCMOS相机在后端使用了科学级CMOS传感器，使得相机能够实现更快的摄影帧数（50fps@5.5M），并且为PIV测量提供了双帧模式（dual-image mode）。
我们有一系列光谱仪产品，包括Kymera和Shamrock系列，可以根据分辨率、光透过率、输入输出口数量、光耦合条件和光栅参数来灵活选择。另外我们有Mechelle系列，基于中阶梯光栅设计，同时提供高分辨率和较宽的光谱响应范围（200nm-950nm）。Mechelle系列和Istar组合能够为LIBS等应用场景提供适合的解决方案。