Жылдамдық өлшегіштер: Жарық импульстарының уақыт бойынша өзгеруін зерттеу
Streak camera
Жылдам импульстық камералар: жарық импульсының уақыт бойынша өзгеруін өлшейді. Лазерлік жүйелер, спектроскопия, LIDAR-да қолданылады. Механикалық және оптоэлектронды түрлері бар.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Стрик камерасы – жарық импульсінің қарқындылығының уақыт бойынша өзгеруін өлшейтін құрал. Олар кейбір ультражылдам лазер жүйелерінің импульс ұзақтығын өлшеуге, сондай-ақ уақыт бойынша шешілетін спектроскопия және LIDAR сияқты қолданыстарға пайдаланылады.
A streak camera is an instrument for measuring the variation in a pulse of light's intensity with time. They are used to measure the pulse duration of some ultrafast laser systems and for applications such as time resolved spectroscopy and LIDAR.
Механикалық типтері
Механикалық сызықты камералар жарық сәулесін бұру үшін айналмалы айнаны немесе жылжымалы саңылау жүйесін пайдаланады. Олардың максималды сканерлеу жылдамдығы шектеліп, осылайша уақыт бойынша шешілімі де шектеулі болады.
Mechanical streak cameras use a rotating mirror or moving slit system to deflect the light beam. They are limited in their maximum scan speed and thus temporal resolution.
Оптоэлектрондық тип
Оптоэлектрондық сызықты камералар жарықты фотокатодқа бағыттап жұмыс істейді, ол фотондармен соққанда фотоэлектрлік эффект арқылы электрондарды шығарады. Электрондар катодтық сәулелі түтікшеде үдетіліп, екі пластина тудырған электр өрісінен өтеді, бұл электрондарды жанына бұрады. Пластиналар арасындағы электр потенциалын модуляциялау арқылы электр өрісі жылдам өзгертіліп, электрондардың уақытқа қарай өзгеретін бұрылуын қамтамасыз етеді, соның нәтижесінде электрондар түтікшенің соңындағы люминофорлық экранды сыпырып өтеді. Сымдық детектор, мысалы, зарядталған құрылғы (CCD) массиві экрандағы сызықша үлгіні өлшеу үшін қолданылады, осылайша жарық импульсінің уақытша профилі анықталады. Ең жақсы оптоэлектрондық сызықты камералардың уақыт шешімі шамамен 180 фемтосекундқа тең. Осы мерзімнен қысқа импульстарды өлшеу үшін оптикалық автокорреляция және жиіліктік ажыратымды оптикалық қақпа (FROG) сияқты басқа техникалар қажет. 2011 жылдың желтоқсан айында MIT командасы сызықты камераны қайталама лазерлік импульстермен үйлестіріп, секундына бір триллион кадрлық жылдамдықпен фильмді модельдеуге мүмкіндік берген суреттерді жариялады. Бұл көрсеткіш 2020 жылы Калтех университетінің командасы секундтына 70 триллион кадрлық жылдамдыққа жетіп, жаңа деңгейге көтерілді.
Optoelectronic streak cameras work by directing the light onto a photocathode, which when hit by photons produces electrons via the photoelectric effect. The electrons are accelerated in a cathode ray tube and pass through an electric field produced by a pair of plates, which deflects the electrons sideways. By modulating the electric potential between the plates, the electric field is quickly changed to give a time varying deflection of the electrons, sweeping the electrons across a phosphor screen at the end of the tube. A linear detector, such as a charge coupled device (CCD) array is used to measure the streak pattern on the screen, and thus the temporal profile of the light pulse. The time resolution of the best optoelectronic streak cameras is around 180 femtoseconds. Measurement of pulses shorter than this duration requires other techniques such as optical autocorrelation and frequency resolved optical gating (FROG). In December 2011, a team at MIT released images combining the use of a streak camera with repeated laser pulses to simulate a movie with a frame rate of one trillion frames per second. This was surpassed in 2020 by a team from Caltech that achieved frame rates of 70 trillion fps.