1. Исследовательская база
Цифровой генератор задержки и импульсов — это устройство, используемое для контроля, координации и управления временной логикой взаимодействия между несколькими компонентами системы. Прибор синхронизирует время работы каждого модуля, обеспечивая единый тактовый сигнал и устанавливая точные временные задержки в соответствии с логикой работы каждого модуля в системе, гарантируя, что они выполнят нужные операции в нужный момент.
Некоторые масштабные и сложные высокоточные устройства могут состоять из нескольких или даже множества системных компонентов. Взаимодействие между компонентами требует точности параметров задержки и синхронизации до наносекундного или даже пикосекундного порядка, что определяет требования для цифровых импульсных генераторов задержки в виде многоканальности, высокой точности задержки и низкого показателя джиттера. Многоканальная высокоточная временная синхронизация — это важнейшая технология, необходимая для генерации импульсов и точного управления сигналами.
STC810 – это высокоточный цифровой импульсный генератор задержки и импульсов, имеющий до 8 каналов синхронного триггерного выхода, задержка и ширина импульса которых могут настраиваться отдельно. Разрешение импульса STC810 составляет до 10 пс, межканальный джиттер менее 35 пс. Прибор особенно подходит для точного синхронного управления несколькими устройствами в системе. STC810 может быть использован для синхронного управления системой генерации и диагностики плазменной струи, а также съемки процесса её движения.
2. Экспериментальное оборудование
Для изучения процесса движения плазменной струи необходимо точно контролировать время открытия затвора и время экспозиции камеры с усилением. В данном эксперименте многоканальный выходной импульс цифрового генератора задержки и импульсов STC810 использовался для запуска высоковольтного импульсного источника питания, камеры с усилением изображения, лазера и другого экспериментального оборудования, чтобы проверить точность задержки синхронизации времени STC810 и параметр джиттера для формы выходного сигнала.
Изображения плазмы, характеризующие ее эволюцию во времени, возможно получить путем изменения задержки между импульсным источником питания и спуском затвора камеры с усилением изображения. Благодаря высокому разрешению задержки и низкому значению джиттера триггера STC810, удалось зафиксировать динамическую эволюцию плазменной струи.
Эксперимент включает в себя стандартные проверки формы импульсных сигналов, проверки стабильности запуска лазера в разных режимах: Flash Pump и Q-Switch, а также динамическую съемку движения плазмы. Сначала форма импульсного сигнала несколько раз проверяется, чтобы убедиться, что она соответствует требованиям. Затем цифровая точная задержка STC810 используется для проверки стабильности запуска лазера в режимах Flash Pump и Q-Switch.
Данные проверки гарантируют, что лазер сможет сработать именно в тот момент, когда это необходимо. Наконец, изменяя задержку между импульсным источником питания и камерой с усилением изображения, можно получать изображения плазмы с различной задержкой по времени. Таким образом, представляется возможным наблюдение динамической эволюции плазменной струи.
С помощью данных экспериментов можно проверить такие характеристики STC810, как точность задержки синхронизации и джиттер формы выходного сигнала. В то же время также может наблюдаться процесс динамической эволюции плазменной струи, что имеет большое значение для исследований её характеристик, а также для ее применений.
Тестируемое оборудование:
Цифровой генератор задержки и импульсов STC810, лазер Quantum Q-Smart 850, лазер Continuum SURELITE III-10, камера с усилением изображения.
3. Ход эксперимента и результаты
Цифровой генератор задержки и импульсов STC810 используется для запуска лазера, камеры с усилением изображения, высоковольтного импульсного источника питания и другого оборудования для тестирования. Подробный процесс тестирования и результаты следующие:
3.1. Проверка стабильности импульса:
Режимы триггера STC810 разделяются на InternalCount (INT-CNT, Count режим внутреннего триггера), InternalDDS (INT-DDS, DDS режим внутреннего триггера), External (режим внешнего триггера) и Software (режим программируемого триггера). Если STC810 работает в режиме внутреннего триггера при частоте ниже 1 кГц – точность частоты в режиме INT-CNT выше, чем в INT-DDS, и наоборот, когда частота выше 1 кГц, режим INT-DDS имеет более высокую точность частоты. Учитывая, что используемый в эксперименте лазер работает на частоте 10 Гц, для последующих экспериментов выбран режим триггера STC810 INT-CNT.
— Проверка стабильности импульса №1, настройки STC810 следующие:
Частота составляет 10 Гц, режим триггера: INT-CNT, используются CH1 (канал 1) и CH2 (канал 2), а джиттер между сигналами CH1 и CH2 наблюдается через осциллограф. Устанавливаемые на сенсорном экране STC810 конкретные значения параметров:
| Задержка (Delay) | Ширина импульса (Width) |
| 20 мс; 10 мкс; 5 нс | 10 мс; 5 мкс; 1 нс |
| Фактические параметры | |
| 20 мс + 10 мкс + 5 нс | 10 мс + 5 мкс + 1 нс |
| Фактические параметры тестирования для реальных каналов CH1 и CH2 | |
| CH1 - 0 нс | CH1 - 2 мс; 10 нс |
| CH2 - 0 нс | CH2 - 2 мс; 30 нс |
— Проверка стабильности импульса №2, настройки параметров STC810 следующие:
| Задержка (Delay) | Ширина импульса (Width) | |
| CH1 | 0 нс | 2 мс; 30 нс |
| CH2 | 2 мс; 10 нс | 2 мс; 30 нс |
Результат проверки стабильности импульса №1: интервал между спадающими фронтами каналов CH1 и CH2 составляет 20 нс, форма сигнала четкая, фазовое дрожание отсутствует.
Результаты проверки стабильности импульса №2: интервал между спадающим фронтом канала CH1 и нарастающим фронтом канала CH2 составляет 20 нс, форма сигнала четкая, фазовое дрожание отсутствует.
3.2. Тест запуска лазера:
При использовании лазера Continuum SURELITE III-10 (триггер по заднему фронту) частота составляла 10 Гц, задержки Flash Pump (CH1) и Q-switch (CH2) стабильны – на уровне 170 мкс, а энергия, приходящаяся на каждый импульс – примерно 100 мДж.
Фактические параметры для каналов CH1 и CH2 устанавливаются следующим образом:
| Задержка (Delay) | Ширина импульса (Width) | |
| CH1 | 0 нс | 2 мс; 10 нс |
| CH2 | 0 нс | 2 мс; 170 мкс; 10 нс |
Рисунок 1. Эксперимент по запуску лазера
Результат: Лазер срабатывает стабильно, а джиттер для энергии и задержки отсутствует. Такой же тест проводился с лазером Quantum Q-Smart 850, в этом случае наблюдались аналогичные результаты.
3. Динамическая съемка плазмы:
Цифровой импульсный генератор задержки и импульсов STC810 используется для запуска камеры с усилением изображения и высоковольтного импульсного источника питания для съемки динамического процесса в плазме. Фиксированные задержки источника питания и камеры с усилением изменяются, кадры накладываются друг на друга по 10 раз для улучшения отношения сигнал/шум.
Рисунок 2. Ослабление интенсивности атмосферного рассеяния
Каждый снимок был сделан с интервалом 60 нс, время экспозиции камеры с усилением изображения составляло 10 нс.
Результаты: STC810 генерирует стабильную форму импульсного сигнала, который может стабильно запускать камеру с усилением изображения и высоковольтный импульсный источник питания, а также фиксировать процесс движения плазмы.
4. Выводы
Восьмиканальный цифровой импульсный генератор задержки и импульсов STC810 — это адаптивное и точное устройство, разработанное для решения сложных научных задач. Устройство имеет восемь независимо управляемых выходных каналов, что позволяет пользователю по мере необходимости гибко настраивать такие параметры, как задержка, ширина импульса и частота. Кроме того, STC810 поддерживает перекрестную обработку, обеспечивая задержку до 70 наносекунд в режиме внешнего триггера, обладая при этом пороговым значением запуска всего 0,25В.
STC810 также совместим с запуском по переднему и заднему фронту и способен поддерживать согласование как низких, так и высоких импедансов, что значительно расширяет диапазон его применения. Для удобства и точности работы STC810 оснащен независимо разработанной CISS интеллектуальной системой управления ПО. Эта система визуализирует настройку параметров, что эффективно упрощает проведение экспериментов, что облегчает проведение научных исследований.
В реальных условиях STC810 способен отлично генерировать стабильную форму импульсного сигнала, который может стабильно запускать лазеры, камеры с усилением и высоковольтные импульсные источники питания, одновременно позволяя фиксировать процесс движения плазмы. Эти функции делают STC810 полезным в широком спектре научных областей: от физики и химии до биомедицины. В целом, STC810 — это надежный высокопроизводительный и широко применяемый исследовательский инструмент.
5. Предлагаемое решение
Восьмиканальный цифровой импульсный генератор задержки и импульсов STC810, независимо разработанный CISS, представляет собой удобное комплексное устройство синхронизации по времени, предназначенное для научных исследований. Устройство имеет восемь независимо управляемых выходных каналов с настраиваемыми параметрами задержки, ширины импульса и частоты. Кроме того, он поддерживает перекрестную обработку со встроенными значениями задержек до 70 наносекунд и порогом запуска всего 0,25В в режиме внешнего триггера. STC810 также совместим с запуском по переднему и заднему фронту и способен поддерживать согласование как низких, так и высоких импедансов.
STC810 оснащен интеллектуальной системой управления программным обеспечением собственной разработки, позволяющей выполнять операции с высокой точностью. Программное обеспечение не только визуализирует настройку параметров, но и упрощает проведение экспериментов, что облегчает проведение научных исследований.
Вне зависимости от того, нужно ли регулировать задержку или настраивать такие значения параметров, как ширина импульса и частота – STC810 обеспечивает надежную работу во время эксперимента.
Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности
по поставке оборудования на территории РФ
В статье описывается усовершенствование метода лазерно-водоструйной обработки: добавление коаксиально-кольцевой аргоновой струи, мгновенно очищающей отверстие от образующегося осадка. Таким образом сохраняется высокий объем абляции при создании глубоких отверстий в сложно обрабатываемых материалах.
В обзоре сравниваются наиболее востребованные модели наносекундных лазеров производства Litron Lasers и СОЛАР ЛС, в том числе лазеры с модуляцией добротности с высокой и сверхвысокой энергией импульса, высокой частотой повторения импульсов, компактные лазеры и лазеры с диодной накачкой.
г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3
