ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2026-93-02-36-47

УДК: 533.9.082, 544.032.65

Использование двухлучевой оптической пирометрии для определения характеристик летящих неточечных частиц конденсированной фазы, образующихся при лазерной абляции лейкосапфира

Ларичев М.Н., Сидельников Д., Абрамова М.В., Беляев Г.Е., Величко А.М.
Ссылка для цитирования:

Ларичев М.Н., Сидельников Д., Абрамова М.В., Беляев Г.Е., Величко А.М. Использование двухлучевой оптической пирометрии для определения характеристик летящих неточечных частиц конденсированной фазы, образующихся при лазерной абляции лейкосапфира // Оптический журнал. 2026. Т. 93. № 2. С. 36–47. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-36-47

Larichev M.N., Sidelnikov D., Abramova M.V., Belyaev G.E., Velichko A.M. Use of dual-color optical pyrometry for determining the characteristics of flying non-point condensed phase particles produced during laser ablation of leucosapphire [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2026. V. 93. № 2. P. 36–47. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2026-93-02-36-47

 

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Учёт вклада аберрационных искажений, формируемых оптической системой двухлучевого пространственного пирометра с взаимно перпендикулярными каналами регистрации в значения определяемых характеристик летящих «неточечных» (с диаметром, превышающим пространственное разрешение пирометра) частиц конденсированной фазы, образующихся при лазерной абляции лейкосапфира. Цель работы. Разработка методики, позволяющей одновременное определение температуры, характера светимости, физического размера вдоль траектории полёта горячих летящих «неточечных» частиц с учётом аберраций. Метод. С использованием объектов, моделирующих трек движущейся горячей частицы, определялись аберрационные характеристики каждого канала оптической системы в области наблюдения пирометра. Последующая обработка экспериментальных данных каждого канала проводится с учётом вносимых аберрационных искажений. Основные результаты. Разработанный метод обеспечил возможность исследования «неточечных» частиц, в том числе определение эволюции их физического размера в полёте в случае наблюдения в двух каналах; характеристики происходящих превращений движущихся горячих частиц; восстановление 3D траектории частицы, зарегистрированной в единственном канале; расчёт эффективной температуры областей поверхности летящей частицы. Практическая значимость. Предложенный подход может быть применён при использовании пирометра в отработке и реализации технологических процессов, связанных с лазерной абляцией (3D печать, сварка, напыление). Это позволит обеспечить экспресс-контроль образующихся частиц конденсированной фазы и оптимизировать параметры реализуемого процесса.

Ключевые слова:

двухлучевая оптическая пирометрия, взаимно-перпендикулярные каналы регистрации, высокоскоростная фотография, формирование изображений, лазерная абляция, оксид алюминия, летящие частицы конденсированной фазы

Благодарность:
работа выполнена в рамках Программы фундаментальных исследований РАН и имела государственное финансирование (номер ГЗ FFZE-2025-0030).

Коды OCIS: 120.4820, 100.3020, 100.2960

Список источников:
  1.  Larichev M.N., Belyaev G.E., Stepanov I.G. et al. Application of two-color pyrometer for studying of flying luminous particles: Products of alumina laser ablation // Review of Scientific Instruments. 2019. V. 90. №. 4. P. 043904 https://doi.org/10.1063/5.0021784
  2. Tasaki R., Higashihata M., Suwa A. et al. High-speed observation of semiconductor microsphere generation by laser ablation in the air // Applied Physics A. 2018. V. 124. P. 1–6. https://doi.org/10.1007/s00339-018-1596-3
  3. Lu H. Ip L.-T., Mackrory A. et al. Particle surface temperature measurements with multicolor band pyrometry // AIChE journal. 2009. V. 55. № 1. P. 243–255. https://doi.org/10.1002/aic.11677
  4. Meriaudeau F. Real time multispectral high temperature measurement: Application to control in the industry // Image and Vision Computing. 2007. V. 25. Iss. 7. P. 1124–1133. https://doi.org/10.1016/j.imavis.2006.04.019
  5. Fu T., Liu J., Tian J. VIS-NIR multispectral synchronous imaging pyrometer for high-temperature measurements // Review of Scientific Instruments. 2017. V. 88. № 6. P. 064902. https://doi.org/10.1063/1.4985170
  6. Афанасьев В.А. Оптические измерения: Учебник для вузов. М: Высш. школа, 1981. 230 с.

Afanasiev V.A. Optical measurements: A textbook for universities [in Russian]. Moscow: Higher school, 1981. 230p.

  1. Русинов М.М., Грамматин А.П., Иванов П.Д. и др. Справочник «Вычислительная оптика». 2007. 423 с. Rusinov M.M., Grammatin A.P., Ivanov P.D. et al. Handbook of computational optics [in Russian]. 2007. 423 p.
  2. Электронный ресурс URL: https://radojuva.com/2012/03/obzor-gelios-40-2-85mm-f1-5/ (Медиа-ресурс Радожива / Обзор Гелиос-40-2 1.5/85)

Electronic resource URL: https://radojuva.com/2012/03/obzor-gelios-40-2-85mm-f1-5/ (Media-resource Radojuva/ Overview Helios-40-2 1.5 / 85).

  1. Wu Z., Hristov N.I., Hedrik T.L. et al. Tracking a large number of objects from multiple views // 2009 IEEE 12th International Conference on Computer Vision. 2009. P. 1546–1553. https://doi.org/10.1109/ICCV.2009.5459274
  2. Иногамов Н.А., Петров Ю.В., Хохлов В.А. и др. Лазерная абляция: физические представления и приложения (обзор) // Теплофизика высоких температур. 2020. Т. 58. № 4. С. 689–706. https://doi.org/10.1134/S0018151X20040045Inogamov N.A., Petrov Y.V., Hohlov V.A. et al. Laser ablation: physical concepts and applications // High Temperature. 2020. V. 58. P. 632–646. https://doi.org/10.1134/S0018151X20040045
  3. Mingming Wu, Roberts J.W., Buckley M. Three-dimensional fluorescent particle tracking at micron-scale using a single camera // Experiments in Fluids. 2005. V. 38 P. 461–465. https://doi.org/10.1007/s00348-004-0925-9
  4. Muhammad M., Choi T.S. Sampling for shape from focus in optical microscopy // IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence. 2012. V. 34. № 3. P. 564–573. https://doi.org/10.1109/TPAMI.2011.144
  5. Pertuz S., Garcia M. A., Puig D. et al. A closed-form focus profile model for conventional digital cameras // International Journal of Computer Vision. 2017. V. 124. P. 273–286. https://doi.org/10.1007/s11263-017-1024-8
  6. Yiming Li, Yu-Le Wu, Philipp Hoess, Markus Mund, Jonas Ries. Depth-dependent PSF calibration and aberration correction for 3D single-molecule localization // Biomed. Opt. Express. 2019. V. 10. P. 2708–2718. https://doi.org/10.1364/BOE.10.002708
  7. Ларичев М.Н., Величко А.М., Беляев Г.Е. и др. Изучение конденсированной фазы, образующейся при взаимодействии лазерного излучения высокой мощности с кристаллической окисью алюминия // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2016. Т. 80. № 4. С. 445–445. https://doi.org/10.3103/S1062873816040249

Larichev M.N., Velichko A.M., Belyaev G.E. et al. Studying condensed phase formed upon interaction between a high-power laser pulse and crystal aluminum oxide // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2016. V. 80. P. 402–406. https://doi.org/10.3103/S1062873816040249

  1. Jingruo Chen, Fan Peng, Bo Tian, Chengdong Kong, Yutao Zheng, Shijie Xu, Yingzheng Liu, Weiwei Cai. Simultaneous temperature and particle size measurement of burning iron particles using a single color camera // Measurement. 2025. V. 241. P. 115679. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2024.115679