[发明专利]一种转镜式微秒级过程时‑空信息完善记录仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种转镜式微秒级过程时-空信息完善记录仪。

背景技术

高速成像技术是观测瞬态事件的时间放大技术，能够给出高速变化过程的时-空信息。高速成像技术经历了从高速到甚高速、超高速、极高速，从可见光到远红外、紫外、X射线，从研究宏观物体的运动到研究微观机制的发展过程。

高速成像技术在研究发射、碰撞类瞬变过程；研究爆轰类超快过程和高电压放电类瞬态过程；研究固体中声子和激子的衰变和迁移；研究分子结构动力学、光合作用的原初反应过程中具有重要意义。

随着爆轰、放电、聚变和其它细观、微观高速动力学过程研究水平的提高、得到更多的时空信息、提高判读精度，要求一次实验就能同时得到分幅、扫描记录，要求能够得到较多画幅而且易于抓住目标的等待型记录。早期的分幅扫描同时记录仪采用外光路中的光振幅分光(例如半透半反)，分成两束，一束用于超高速分幅摄影机，另一束用于超高速扫描摄影机，由于采用了两个摄影机，使得整个系统难以做到精确的时间同步和速度一致，造成判读误差。

美国曾经设计过的分幅扫描记录仪包括共用的外光学系统和分光的内光学系统，内光学系统分光形成扫描光束和分幅光束，并且各自分用自己的转镜系统。因此整个记录仪虽然只采用一个摄影机，相对于早期的分幅扫描同时记录仪有所进步，但由于其存在两套转镜系统，这两套转镜系统的系统时间基准不同，仍然难以做到精确的时间同步和速度一致。之后美国研究了共空间基准、共时间基准的记录仪，但是这些记录仪中采用的是空间光束光学系统，空间分辨率低，且系统结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种转镜式微秒级过程时-空信息完善记录仪，其能够在“等待”模式下实现分幅扫描同时记录，一次实验能同时得到同一时间基准、同一空间基准的分幅图像和扫描图像，空间分辨率高。

本发明通过如下技术方案实现：一种转镜式微秒级过程时-空信息完善记录仪，其包括：

成像系统，所述成像系统包括物镜、快门组合、等待分光装置、两个二次分光装置、与每个二次分光装置对应设置的分幅装置和扫描装置以及分幅扫描转镜装置，物光经过物镜后形成的一次像经所述等待分光装置分为两束一次像光束，每束一次像光束经过对应的所述二次分光装置后分为两束二次像光束，该两束二次像光束分别经过分幅装置和扫描装置形成分幅光束和扫描光束，两束二次像光束对应的分幅光束和扫描光束均经过所述分幅扫描转镜装置后成像在像面上；所述分幅扫描转镜装置包括球罩、设置在球罩内的转镜、驱动转镜旋转的电机、分幅出瞳光阑、中继透镜、扫描像面和分幅像面，每个分幅光束入射至球罩内形成位于所述转镜镜面处的三次像，所述三次像经转镜反射后出射至球罩外并经所述中继透镜后成像在分幅像面上；每个扫描光束入射至球罩内的转镜上经转镜反射后出射至球罩外成像在扫描像面上；

支撑系统，所述支撑系统用于支撑所述成像系统；和

电控制系统，所述电控制系统用于控制所述快门组合和所述电机。

在本发明的转镜式微秒级过程时-空信息完善记录仪中，所述等待分光装置包括分划板、目镜、主光阑、斜方棱镜和分光棱镜，物光经过物镜后在分划板处成一次像，一次像依次经过目镜、主光阑、斜方棱镜和分光棱镜后分出两束一次像光束到对应的二次分光装置中。

在本发明的转镜式微秒级过程时-空信息完善记录仪中，所述快门组合包括机械快门、快开快门和快关快门，所述机械快门和所述快开快门分别位于所述分划板的光路上游侧和光路下游侧，所述快关快门位于目镜与主光阑之间。

在本发明的转镜式微秒级过程时-空信息完善记录仪中，所述机械快门为毫秒级机械快门，所述快开快门为微秒级电涌式金属箔快开快门，所述快关快门为微秒级爆炸快关快门。

在本发明的转镜式微秒级过程时-空信息完善记录仪中，所述支撑系统包括升降底座，所述升降底座包括基底、升降柱及驱动升降柱相对于基座升降的摇柄驱动机构，所述摇柄驱动机构包括依次连接的手柄、柄轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮及螺杆，所述柄轴通过轴承安装在所述基座的侧部，所述第一锥齿轮的轴线与所述第二锥齿轮的轴线正交，所述第二锥齿轮的旋转轴固定在所述基底上，所述螺杆与所述升降柱螺纹啮合。

在本发明的转镜式微秒级过程时-空信息完善记录仪中，所述支撑系统还可以包括云台，所述云台包括上半部和下半部，所述上半部枢接在所述下半部上，所述上半部与所述下半部之间设置有俯仰蜗轮蜗杆机构。