Micro PIV - Система измерения поля скоростей в микроскопических плоских объектах
PIV - метод оптической визуализации, используемый для одновременного измерения скорости в тысячах точек в поле потока. Измерения происходят в плоскостях поля для получения двух или трех составляющих скорости. Данный метод обеспечивает точность результатов с высоким пространственным разрешением и может использоваться для измерения полей потока в различных средах от микроканалов до до крупномасштабных аэродинамических труб.
Принципы работы:
- Использование мелких трассирующих частиц для отслеживания потока жидкости;
- Изображения положений частиц, освещенных импульсным лазером, снимаются в разное время;
- Смещения частиц рассчитываются через Δt (время между лазерными импульсами) для определения скорости;
- Измерение во многих точках в один момент времени;
- Мгновенные векторные поля создаются, в то время как усредненная по времени статистика получается путем усреднения множества изображений полей.
Система Micro PIV использует те же основные принципы и компоненты, что и традиционные PIV системы компании TSI – лазер, камеру, синхронизатор и программное обеспечение для сбора и анализа данных, но со специальными модификациями, которые подходят для применений, требующих большого увеличения. Стандартная система использует инвертированный микроскоп (возможно вертикальное расположение), флуоресцентные затравочные частицы, импульсный лазерный источник для возбуждения затравочных частиц и эпифлуоресцентный фильтр в форме кубика для выделения длины волны излучения для визуализации. Благодаря расположению отраженного света, система MicroPIV обычно использует узкую глубину резкости, типичную для микроскопической оптики, для получения результатов в интересующей плоскости.
Система Micro PIV легко настраивается. Существует множество опций и аксессуаров для микроскопа, объективов, источников света, затравочных частиц, фильтров, камер и др. При разработке этой системы TSI тесно сотрудничал с пионерами в области измерений микропотоков, разработки оптических систем, эпифлуоресцентного освещения, разработки алгоритмов обработки и методов анализа. TSI лицензировала эту технологию и внедрила запатентованные концепции в конструкцию своей системы MicroPIV, что делает ее передовым и точным инструментом для измерения микропотока.
Комплектация системы:
- Инвертированный микроскоп с объективом, галогенная лампа, фильтр и F-mount адаптер камеры с оборачивающей системой линз;
- Импульсный лазер;
- Набор жидкостных световодов и соединительных аксессуаров;
- ПЗС-камера (конкретная модель зависит от области применения; включает в себя объектив камеры, все интерфейсные кабели, устройство захвата кадра);
- Флуоресцентные затравочные частицы;
- Программируемый блок управления синхронизацией LaserPulse Synchronizer , модель 610036;
- Пакет программного обеспечения INSIGHT ™ 4G для сбора, анализа и отображения данных.
- Объективы (обычно 4X - 40X, возможны другие модели);
- Непрерывный лазер;
- Аттенюатор лазерного излучения;
- Адаптеры камеры и монтажное оборудование;
- 1Х объективы и 5Х объективы для микроскопа;
- Модели микропотока и аксессуары, включая трубки и флуоресцентные частицы.
Основные характеристики используемых лазеров:
| Параметр | Значение | Единица измерения | ||
|---|---|---|---|---|
| Модели лазеров | YAG70-15- QTL | YAG145- 15-QTL | YAG200- 15-QTL | |
|
Длина волны
|
532 | нм | ||
|
Частота повторения
|
0-15 | Гц | ||
|
Энергия импульса
|
70 | 145 | 200 | мДж |
|
Стабильность от импульса к импульсу (RMS)
|
<2 | % | ||
|
Длительность импульса
|
<10 | <10 | <10 | нс |
|
Диаметр пучка
|
<5 | <6,35 | <6,35 | мм |
|
Расходимость пучка |
<4 | мрад | ||
|
Поляризация
|
линейная, вертикальная | |||
|
Профиль пучка
|
flat-top, однородный пучок | |||
|
Рабочая температура
|
18 - 28 | °C | ||
|
Температура хранения
|
5 - 50 | °C | ||
|
Питание
|
100 – 240 VAC, 50 - 60 Гц | |||
|
Кол-во импульсов
|
100 млн | |||
|
Охлаждение
|
Дистиллированная / деионизированная вода | |||
| Параметр | Значение | Ед.изм. | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Модели лазеров |
YAG65- 15-LIT |
YAG135- 15-LIT |
YAG200- 15-LIT |
YAG400- 15-LIT |
YAG50- 100-LIT |
YAG100- 100-LIT |
|
|
Длина волны
|
532 | 532 | 532 | 532 | 532 | 532 | нм |
|
Энергия импульса
|
65 | 135 | 200 | 400 | 50 | 100 | мДж |
|
Энергия импульса
|
0-15 | 0-15 | 0-15 | 0-15 | 0-50 | 0-100 | мДж |
|
Стабильность от импульса
к импульсу (RMS) |
2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | % |
|
Диаметр пучка
|
4 | 5 | 6,5 | 9,5 | 4 | 4 | мм |
|
Расходимость пучка
|
2,5 | 3 | 3 | <1 | 3 | 3 | мрад |
|
Длительность импульса
|
6-8 | 6-9 | 6-9 | 5-7 | 6-8 | 5-7 | нс |
|
Стабильность позиции
|
<100 | <100 | <100 | 100 | 100 | 100 | мрад |
|
Тип резонатора
|
стабильный | стабильный | стабильный | телескопический | стабильный | телескопический | |
|
Количество импульсов
|
>5 х 107 | ||||||
|
Временной джиттер
|
<0,5 | нс | |||||
|
Питание
|
110 – 250 VAC, 47 – 63 Гц | 220 - 250 VAC, 50 - 60 Гц | 110 - 250 VAC, 47 - 63 Гц | 220 - 250 VAC, 50 - 60 Гц | |||
|
Температура окружающей среды
|
5 - 35 | °C | |||||
Основные преимущества блока управления синхронизацией LaserPulse Synchronizer 610036:
- 8 независимых выходных каналов; 2 входных канала;
- 250 пс разрешение по времени;
- Одновременное управление несколькими камерами;
- Внешний запуск для измерения фазовой синхронизации;
- Триггерные сигналы для PIV, PLIF и высокоскоростных лазеров;
- Триггерные сигналы для камер высокого разрешения и высокой скорости;
- Программирование с помощью INSIGHT 4G ™ Data Acquisition, программного обеспечения для анализа и отображения;
- Цифровой дисплей настроек на передней панели.
| Параметр | Значение | Единица измерения |
|---|---|---|
|
Генерация импульсов
|
||
|
Задержка
|
0-5000 | c |
|
Длительность импульса
|
10 нс - 1000 с | |
|
Рзрешение
|
0,25 | нс |
|
Джиттер RMS
|
<50 | пс |
|
Выходы
|
||
|
Выходы
|
TTL/CMOS, регулируемый 2 - 20 В, 35 В (опция) | |
|
Сопротивление
|
50 | Ом |
|
Скорость нарастания напряжения
|
>0,5 | В/нс |
|
Перегрузка
|
<100 + 10% амплитуды | мВ |
|
Амплитуда
|
2,0 - 10 В DC на нагрузку 1 кОм 1,0 - 10 В DC на 50 Ом |
|
|
Внешний триггер
|
||
|
Частота
|
DC - 5 МГц | |
|
Порог
|
0,5-15 | В |
|
Диапазон входного напряжения
|
60 | В |
|
Триггер по наклону
|
восходящий или опускающийся | |
|
Джиттер RMS
|
50 | пс |
|
Технические параметры
|
||
|
Интерфейс
|
USB, RS-232 | |
|
Питание
|
120/240 В AC, 50-60 Гц | |
|
Размеры
|
20,3 х 12 х 26,7 | см |
|
Вес
|
1,1 | кг |
Основные модели камер:
| Партномер камеры | Разрешение | Частота кадров |
|---|---|---|
| 630076 | 2048 x 2048 | 180 fps |
|
630097
|
4096 x 3072 | 180 fps |
|
630098
|
5120 x 5120 | 72 fps |
|
630130
|
2560 x 2160 | 34 fps |
|
630132
|
2048 x 2048 | 40 fps |
|
630134
|
2756 x 2208 | 20 fps |
|
630136
|
3388 x 2712 | 14 fps |
- Изучение потока в микроканалах
- Микрогидродинамика
- Микроэлектромеханические системы
- Фармацевтика
- Изучение потока в сосудистой сети
- Биологические потоки
- Клеточные потоки
