科技日报讯 (记者盛利)记者从中国工程物理研究院流体物理研究所获悉,由该所承担的科技部重大科学仪器专项“同时分幅/扫描超高速光电摄影系统”,日前通过成果鉴定。该系统采用模块化、抗强电磁干扰等设计,拍摄速度、曝光时间分别为普通数码相机的2000万倍和2.5万倍,甚至飞行中的子弹在它“眼里”都是静止不动的。
“同时分幅/扫描超高速光电摄影系统”是我国首批重大科学仪器专项之一,目标是打破国外禁运与垄断,研发国际首创的多分幅和双扫描功能的超高速光电摄影系统,解决我国军事、科研的急需,并作为高端仪器设备推向国际市场。经过3年攻关,科研人员突破光、机、电多项关键技术,于2014年下半年研制出首台样机,其核心部件国产化率达到100%。
日前通过鉴定的该系统,采用模块化、抗强电磁干扰与“六性三化”设计,既可同时进行分幅与垂直、水平扫描摄影,也可单独进行分幅或扫描摄影,不仅可以像普通相机一样拍摄二维图像,还可以记录实验现象纵向和横向随时间连续变化的信息;通过科研人员在模块化单元研制和系统集成技术上的重大突破,其分幅摄影最高频率大于2亿幅/秒,空间分辨率高于34线对/mm,单幅曝光时间可从5纳秒(两亿分之一秒)到10毫秒(百分之一秒)任意调节,扫描摄影最好时间分辨高于5皮秒(两千亿分之一秒),扫描非线性度优于1%,空间分辨率高于26线对/mm,记录时间从300皮秒至10毫秒。
据项目科研人员介绍,以普通数码相机10张/秒拍摄速度、最短曝光时间1/8000秒计算,该设备分幅拍摄速度约为前者的2000万倍,最短曝光时间约为前者的2.5万倍。“其对于拍摄子弹飞行姿态、火箭发射瞬间等高速过程,都可以说是大材小用。扫描摄影方面,它甚至可以用来捕捉接近光速(约30万公里/秒)运动的物体信息。分幅拍照和扫描摄影可同时进行,以不同方式揭示高速运动物体的状态”。
目前,该高速摄影系统已用于柱面内爆强磁场等熵压缩、超高速碰撞与防护、国家基金超快闪烁材料发光动力学等多领域科学研究,取得丰富的实验数据,系统性能指标优于国际同类系统、总体水平达到国际先进,在国防建设、基础科研等领域具有广泛应用前景。
上图 同时分幅/扫描超高速光电摄影系统。