[发明专利]一种测量超短脉冲激光诱导产生空化气体体积的系统

说明书

本发明属于激光技术领域，并公开了一种测量超短脉冲激光诱导产生空化气体体积的系统。该系统包括激光脉冲装置、凸透镜、检测装置和拍摄装置，检测装置中充满透明液体，凸透镜用于将发射的脉冲激光聚焦在检测装置中的透明液体中，拍摄装置用于拍摄空化过程，其中，检测装置包括进液口、储液腔和测量腔，进液口与储液腔连通，当透明液体从进液口进入储液腔并充满储液腔和测量腔后，封闭进液口，测量腔上设置的开口的橡皮塞中设置有毛细管，当脉冲激光聚焦在透明液体中时，透明液体发生空化现象产生气泡，使得毛细管中的液面上升，通过读取毛细管中液面上升的高度获得空化产生的气体的体积。通过本发明，实现对空化气体体积的快速测量。

技术领域

本发明属于激光技术领域，更具体地，涉及一种测量超短脉冲激光诱导产生空化气体体积的系统。

背景技术

随着时间的推移，高聚焦超短脉冲激光在细胞生物物理学和生物技术中的应用越来越广泛。最新的研究成果显示，人们已经能够利用超短脉冲激光对细胞结构进行取样和随后的生物物理表征。然而，尽管脉冲激光微束技术在不断发展，其物理机制却很少被研究，这些物理机制的知识是至关重要的，并将提供一个框架，以推动脉冲激光微束技术的进一步研究和发展。

超短脉冲激光与液态物质间作用机理的实验研究主要针对两个方面：其一是高聚焦超短脉冲激光诱导产生的电离过程。在超短脉冲激光的诱导下，液体分子中的束缚电子在多光子电离或隧道电离的作用下从价带跃迁至导带。跃迁至导带的电子经过逆韧致辐射吸收获得更高的电子动能，以此引发电子间的碰撞，进一步诱导产生雪崩电离；其二是高聚焦超短脉冲激光诱导产生的空化过程。在超短脉冲激光的诱导下，焦点位置首先生成一个气泡核。该气泡核形成的初期，气泡核在表面张力的作用下逐渐扩大。之后表面张力的作用逐渐减小，气泡核在内部蒸汽压的作用下进一步扩大，最终形成空化气泡。目前，没有相应的装置可用于超短脉冲激光空化过程产生气泡的体积的测量，因此，急需提供一种适合于实验室快速测量空化产生气泡体积的装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种测量超短脉冲激光诱导产生空化气体体积的系统，其中通过对其整体布局和关键部件的结构设计，其中尤其是对检测装置的设计，通过设计进液口、储液腔和测量腔，在超短脉冲激光诱导下使得储液腔中的透明液体空化产生气泡，通过测量毛细管中液面上升的高度，即可测得空化气体的体积，结构简单，操作方便。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种测量超短脉冲激光诱导产生空化气体体积的系统，该系统包括激光脉冲装置、凸透镜、检测装置和拍摄装置，

所述检测装置中充满透明液体，所述激光脉冲装置设置在所述检测装置前方，用于发射脉冲激光，所述凸透镜设置在所述激光脉冲装置和检测装置之间，用于将所述发射的脉冲激光聚焦在所述检测装置中的透明液体中，所述拍摄装置用于拍摄在激光诱导下所述检测装置中透明液体产生空化气体的过程，其中，

所述检测装置包括进液口、储液腔和测量腔，所述进液口与所述储液腔连通，当透明液体从所述进液口进入所述储液腔并充满所述储液腔和测量腔后，封闭所述进液口，所述储液腔用于储存透明液体，所述测量腔与所述储液腔连通，该测量腔上设置有开口，开口中设置有橡皮塞，橡皮塞中设置有毛细管，当脉冲激光聚焦在所述透明液体中时，透明液体发生空化现象产生气泡，使得所述毛细管中的液面上升，通过读取毛细管中液面上升的高度获得空化产生的气体的体积，以此实现空化气体体积的测量。

进一步优选地，所述储液腔外表面平整且呈透明状，保证超短脉冲激光从任意角度穿透所述储液腔的腔壁并聚焦在该储液腔中的透明液体中。

进一步优选地，所述检测装置的材料采用石英玻璃。

进一步优选地，所述毛细管采用微刻度定量吸管。

进一步优选地，所述激光脉冲装置发射的激光的波长范围为300nm～1200nm，发射脉冲重复频率范围为1Hz～1000Hz。

进一步优选地，所述透明液体为水或生理盐水。