磁驅(qū)動(dòng)飛片下超高速激光陰影掃描攝影技術(shù)研究

牛 凱

（作者單位：西安培華學(xué)院）

磁驅(qū)動(dòng)飛片下超高速激光陰影掃描攝影技術(shù)研究

牛 凱

（作者單位：西安培華學(xué)院）

社會(huì)在高速發(fā)展，科技在不斷進(jìn)步，攝影技術(shù)在高科技的推動(dòng)下發(fā)生著日新月異的變化，讓人不得不感嘆技術(shù)的力量和科技的神奇。磁驅(qū)動(dòng)飛片下超高速激光陰影掃描攝影技術(shù)正是高科技的又一集中體現(xiàn)。

磁驅(qū)動(dòng)飛片；超高速激光陰影掃描；攝影技術(shù)

磁驅(qū)動(dòng)飛片是一項(xiàng)近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，將該技術(shù)運(yùn)用到超高速激光陰影掃描攝影中，極大地提升了攝影技術(shù)的科技含量，廣受人們的歡迎?；诖?，為了讓人們對(duì)超高速激光陰影掃描攝影技術(shù)有更清晰的認(rèn)識(shí)，本文簡(jiǎn)要介紹了這一技術(shù)。

1 磁驅(qū)動(dòng)飛片和超高速激光陰影掃描攝影的基本概念

磁驅(qū)動(dòng)飛片的本質(zhì)運(yùn)行原因是這樣的：電脈沖的功率這一物理設(shè)備由于發(fā)生短路現(xiàn)象而放電，這樣一來(lái)就會(huì)產(chǎn)生巨大的電流，它通過(guò)兩個(gè)比較接近的不交叉的導(dǎo)電平面組成的回路，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)以及電流自帶的兩兩作用就發(fā)生磁壓力，這樣一來(lái)就會(huì)產(chǎn)生排斥作用，這時(shí)就會(huì)給予電極板材料壓力脈沖。

超高速激光陰影掃描攝影就是針對(duì)磁驅(qū)動(dòng)飛片的物理過(guò)程來(lái)設(shè)計(jì)的顯微裝置和激光陰影照明裝置，與此同時(shí)，還把超高速轉(zhuǎn)鏡式掃描相機(jī)結(jié)合起來(lái)，憑借串聯(lián)式光電開(kāi)關(guān)，使相機(jī)相面不受多次曝光原理的影響，解決飛片被碰撞過(guò)程中極大影響自發(fā)強(qiáng)光的現(xiàn)象，從而可以得到磁驅(qū)動(dòng)飛片［1］運(yùn)動(dòng)過(guò)程中清晰高像素的圖像。

2 磁驅(qū)動(dòng)飛片下超高速激光陰影掃描攝影技術(shù)相關(guān)研究

目前，超高速轉(zhuǎn)鏡式掃描相機(jī)正被廣泛應(yīng)用到攝影技術(shù)中來(lái)，它是物理學(xué)光學(xué)機(jī)械中一種速度快如閃電的攝影裝置，憑借物理學(xué)中相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的類似工作原因，狹縫切割相機(jī)會(huì)把第一物鏡生成的物體圖形通過(guò)身后位置的光學(xué)系統(tǒng)和飛快速度的轉(zhuǎn)鏡進(jìn)行適當(dāng)處理，這樣一來(lái)，就能在相機(jī)的相面上得到被拍攝到的物體任意時(shí)間發(fā)生變化的圖像。需要注意的是，當(dāng)重新提高鋼轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)速時(shí)，相機(jī)的時(shí)間分辨率不僅不會(huì)提高，還會(huì)因此而降低，測(cè)量的誤差反倒更大，假如一定要用更加高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)鏡，那就一定要使用變形非常小的鉑類材料或者類似鉑類材料的轉(zhuǎn)鏡。

飛片的大小一般長(zhǎng)8mm，寬6mm，厚度一般有兩種，即一種為0.7mm，另一種為0.9mm，通常在進(jìn)行磁驅(qū)動(dòng)的理論規(guī)劃過(guò)程中，飛片的運(yùn)行距離一般在10mm左右，但是，轉(zhuǎn)鏡式掃描相機(jī)普遍的最短攝影路程大概有3m，這樣一來(lái)就可以得知相機(jī)光學(xué)全部的放大倍數(shù)是0.2倍，也就是說(shuō)，相機(jī)最后相面下的飛片尺寸是長(zhǎng)為1.6mm，厚度0.14mm，運(yùn)動(dòng)的路程是2mm。由此可見(jiàn)，準(zhǔn)確無(wú)誤分析如此微小的物象是不符合正常道理的，為了可以清晰明了地辨別出被攝物體的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，還要控制并減少測(cè)量誤差，所以，在一定程度上放大飛片是非常有必要的。這也就說(shuō)明，顯微光學(xué)系統(tǒng)和高速相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)一定要進(jìn)行最行之有效的融合，每一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的像素差距務(wù)必要進(jìn)行良性平衡。同時(shí)還需要注意的是，在對(duì)顯微鏡系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了與試驗(yàn)布局空間達(dá)到和諧，顯微物鏡需要有非常大的物方截距，這對(duì)于鏡頭的保護(hù)是非常有利的。

因?yàn)檎彰鞴庠词遣捎脽o(wú)間斷的激光來(lái)運(yùn)行，與此同時(shí)，激光器在動(dòng)態(tài)測(cè)試［2］串聯(lián)式電光開(kāi)關(guān)是以不間斷激光為光源，利用兩個(gè)外腔調(diào)制型電光開(kāi)關(guān)，把這樣一個(gè)不間斷激光設(shè)置成為單脈沖光源，這樣一來(lái)，兩個(gè)外腔調(diào)制型電光開(kāi)關(guān)運(yùn)用串聯(lián)式原理進(jìn)行工作，兩個(gè)電光開(kāi)關(guān)間存在的檢偏方向處于相互垂直的狀態(tài)，由第一級(jí)電光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)激光脈沖的瞬間開(kāi)啟，由第二級(jí)電光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)激光脈沖的瞬間關(guān)閉，利用同一步調(diào)的控制系統(tǒng)來(lái)操縱控制兩個(gè)電光開(kāi)關(guān)的運(yùn)行時(shí)間，如此一來(lái)，就能實(shí)現(xiàn)光脈沖寬度的最大調(diào)節(jié)范圍。

在拍攝飛片的工作過(guò)程中，最主要的是要把控合理的拍攝時(shí)間，這就要求實(shí)現(xiàn)相機(jī)以及電光開(kāi)關(guān)的同一步調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)和整合相機(jī)轉(zhuǎn)鏡設(shè)備上傳感器的方向和位置，使電光開(kāi)關(guān)在合理?xiàng)l件下事先開(kāi)啟，開(kāi)啟以及關(guān)閉的信號(hào)時(shí)間間隔一般設(shè)計(jì)成100微秒，在試驗(yàn)之前可以用高壓火花來(lái)取代相機(jī)和飛片的同步，憑借肉眼察看相機(jī)的像面上是否有活化掃面圖像。

在系統(tǒng)調(diào)整轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，因?yàn)榧す獾臏?zhǔn)確性和直線性都極其良好，所以被攝物形成圖像的時(shí)候，它的清晰程度和分辨率并不能很好地區(qū)別開(kāi)來(lái)，這就需要用到一般性質(zhì)的光源照明來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣一來(lái)，就可以在相機(jī)的像面上得到清晰且分辨率高的圖像。

3 結(jié)語(yǔ)

超高速激光陰影掃描攝影技術(shù)在磁驅(qū)動(dòng)飛片下的使用范圍越來(lái)越廣泛，也逐漸得到了人們的關(guān)注和重視，雖然該技術(shù)還不能肯定說(shuō)是最好的，更不能說(shuō)是完美無(wú)缺的，但是，該技術(shù)會(huì)在以后的發(fā)展歷程中被不斷運(yùn)用，在研究中也會(huì)因此而不斷進(jìn)步和改善，這樣一來(lái)，磁驅(qū)動(dòng)飛片下超高速激光陰影掃描攝影技術(shù)會(huì)更加成熟，前景會(huì)更加廣闊，未來(lái)會(huì)更加美好。

[1]王桂吉,孫承維,蔣吉昊,等.磁驅(qū)動(dòng)金屬飛片速度理論近似解析[J].高壓物理學(xué)報(bào),2013(2).

[2]譚顯祥.高速光學(xué)攝影測(cè)試技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2013.