高速摄像机应用--激光空化

为了分析激光击穿液体介质过程中的等离子腔体 、空泡脉动、近/远场声波特性等综合效应 ,将高速摄影技术应用于水下激光击穿研究.观察到了激光击穿形成的等离子体闪光 、空泡脉动 及溃灭过程, 通过对所得照片的分析, 得到了激光空泡生长的规律 ,实验结果与已有的水下空泡理 论计算及采用光散射、压力传感器测量结果吻合较好 ,证明了高速摄影技术在水下激光击穿产生空泡特性研究中的重要作用。

在液体中 ,激光功率密度超过液体的击穿阈值 时 ,液体介质被击穿,在击穿区域形成发光的等离子 体腔体 ,等离子体继续强吸收激光能量,腔体迅速膨 胀 ,形成空泡 ,空泡的脉动向液体中辐射脉冲声波. 该过程即“光空化”现象 .激光与液体介质相互作用 导致的光空化效应是激光医学、水下激光加工等领 域的基础理论问题，目前水下激光击穿空化现象实验测试方法主要 有高速摄影技术、空泡激光散射测量 、高频压电传感 测量等手段.其中用高速摄影技术来研究空泡的运 动规律有很多优点 ,可以直观的观察空泡的产生 、脉动 、溃灭的近似完整的动态过程 ,通过对拍摄的照片 进行分析可以准确地得到空泡脉动的周期和空泡大半径。