[发明专利]一种分子标记二维速度矢量测量装置和方法

权利要求书

1.一种分子标记二维速度矢量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将显示激光束整形为片状后入射至待测流场内，并使得片状的显示激光束与待测流场平面共面；

步骤二：将标记激光束整形为线状后入射至待测流场平面的测量区域，线状的标记激光束与片状的显示激光束垂直相交，交点记为初始标记点；

步骤三：控制ICCD相机曝光时间与标记激光束出光、显示激光束出光时间同步，拍摄初始标记点的荧光图像，作为各标记点基准图像；

步骤四：开启流场，调节ICCD相机曝光时间与显示激光束出光时间同步，并控制标记激光束出光与显示激光束出光之间的延时时间t，标记激光束出光在前，显示激光束出光时间在后，拍摄各标记点跟随流场移动t时刻后的荧光图像；

步骤五：根据ICCD相机获取的基准图像和跟随流场移动t时刻后的荧光图像，处理得到各标记点移动位移利用分别计算得到各个标记点处流场的速度矢量。

2.一种实现权利要求1所述方法的分子标记二维速度矢量测量装置，其特征在于：包括激光标记单元、激光显示单元、成像单元及时间延迟调节装置；

所述激光标记单元包括标记激光器及位于标记激光器出射光路中的第一整形器件；所述标记激光器用于将流场中的特定分子解离为标记分子；所述第一整形器件用于将标记激光器的输出激光整形为多条线状光束；

所述激光显示单元包括显示激光系统及位于显示激光系统出射光路中的第二整形器件；所述显示激光系统用于将标记分子进行荧光显示；所述第二整形器件用于将显示激光系统的输出激光整形为片状光束；

所述片状光束处于待测流场内，并与待测流场平面共面，多条线状光束与片状光束所在的平面垂直相交；

所述成像单元包括ICCD相机，ICCD相机正对片状光束成像；

时间延迟调节装置的三路延时输出端分别接标记激光器、显示激光系统和ICCD相机。

3.根据权利要求2所述的分子标记二维速度矢量测量装置，其特征在于：还包括位于ICCD相机窗口前方的滤光片，所述滤光片对荧光辐射的波长透射，对其他波长吸收或反射。

4.根据权利要求3所述的分子标记二维速度矢量测量装置，其特征在于：所述标记激光器为能够将水解离为羟基的激光器；所述显示激光系统为输出激光能被羟基共振吸收并辐射荧光的激光器。

5.根据权利要求4所述的分子标记二维速度矢量测量装置，其特征在于：所述标记激光器为输出波长等于193nm的ArF准分子激光器。

6.根据权利要求5所述的分子标记二维速度矢量测量装置，其特征在于：所述显示激光系统的输出波长为282nm。

7.根据权利要求6所述的分子标记二维速度矢量测量装置，其特征在于：所述显示激光系统为倍频YAG激光器、可调谐染料激光器和倍频器组成的激光器系统；所述时间延迟调节装置为数字脉冲延迟发生器。

8.根据权利要求3-7任一所述的分子标记二维速度矢量测量装置，其特征在于：所述滤光片的通带中心波长为310nm，半高宽为10nm。

9.根据权利要求8所述的分子标记二维速度矢量测量装置，其特征在于：所述第一整形器件包括沿光路依次设置的扩束镜与线激光整形器；所述第二整形器件为片状激光整形器。