Сферы применения лазеров. Диагностика потоков. Метод Micro PTV.

Micro Particle Image Velocimetry

Методика Micro PIV разработана для измерения мгновенных и средних полей скорости в выбранном сечении потока в канале микронного размера методом PIV. Лазерное излучение через элемент сопряжения заводится в эпифлуоресцентный микроскоп и освещает флуоресцентные частицы субмикронного масштаба в исследуемом потоке непосредственно через микрообъектив. Свет, переизлученный частицами, проходя обратно через микрообъектив и оптический путь микроскопа, попадает на матрицу цифровой камеры, присоединенной к выходному порту микроскопа. Рассеянный на частицах свет с основной частотой лазерного излучения подавляется специальным фильтром на пути к цифровой камере. На матрице цифровой камеры фиксируются только частицы, находящиеся в области резкости микрообъектива, тем самым достигается локализация плоскости измерения в продольном направлении.
Мгновенное поле скорости восстанавливается так же как и в методе PIV - по перемещениям микрочастиц в потоке за известный промежуток времени между короткими вспышками источника освещения.
Применение метода PIV для микропотоков связано с рядом ограничений, таких как случайное перемещение частиц вследствие Броуновского движения и низкая концентрация трассирующих частиц на экспериментальных изображениях. Процедура расчета среднего поля скорости в микроканале методом осреднения мгновенных корреляционных плоскостей, вычисленным по мгновенным PIV изображениям, позволяет уменьшить влияние флуктуаций скорости, связанных с Броуновским движением частиц.

Особенности метода

• бесконтактный метод измерения
• позволяет измерять мгновенные и средние поля скорости
• объемное освещение через микрообъектив
• применение флуоресцентных микрочастиц для регистрации переизлученного света с большей длиной волны, чем у основного источника освещения
• существенное влияние Броуновского движения частиц на точность измерения скорости потока в микроканале
• область измерения определяется глубиной резкости микрообъектива
• влияние внешних возмущений, таких как вибрации, на качество измерений
• пространственное разрешение метода до 2-5 мкм/вектор

Область применения

• фундаментальные исследования в области микрогидродинамики
• разработка и исследование микрореакторов, микросмесителей, микронасосов, микротеплообменников и др. МЭМС (Микро-ЭлектроМеханические Системы) устройств и технологий
• биомедицинские исследования: изучение течения крови в сосудах, изучение формы и роста микроорганизмов, движение микроорганизмов в жидкости

Компоненты системы

• инвертированный эпифлуоресцентный микроскоп с набором микрообъективов с большим рабочим отрезком и большой числовой апертурой: Сarl Zeiss, Olympus
• персональный компьютер
• программное обеспечение ActualFlow с пакетом Micro PIV Kit
• цифровая камера
• импульсный или DPSS лазер
• устройство ввода лазерного излучения в микроскоп
• флуоресцентные частицы субмикронных размеров
• руководство пользователя

Опционально:

• шприцевой насос
• набор микроканалов, оправа для микроканала, набор соединительных трубок