ЛАЗЕРНАЯ СПЕКЛОМЕТРИЯ
Или использование спеклоструктуры лазерного излучения
в различных исследованиях и измерениях

ИЗОБРЕТЕНИЕ. ЛАЗЕРНАЯ СПЕКЛОМЕТРИЯ. Или использование спеклоструктуры лазерного излучения в различных исследованиях и измерениях

Антоненко - Бессараб Геннадий Иванович

Спеклы лазерного излучения являются его особенностью придавать мелкозернистый вид освещенной поверхности в виде светлых и темных пятнышек своеобразной формы. Считается, что это результат взаимодействия при перекрещивании под малыми углами, а в результате - интерферирования при наложении лучиков лазерного освещения, отразившихся от соседних участков освещенной поверхности.

Спеклы обладают большой подвижностью, связанной с реакцией на конкретные перемещения освещенной поверхности, или ее частей, наблюдателя и т.д.

Наблюдается несколько видов движения спеклов по освещаемой лазером поверхности:

1. Поступательный
Перемещение спеклов прямо - или криволинейно, но с сохранением определенной картины размещения спеклов по полю освещенной поверхности.

Это движение спеклов повторяет характер перемещения вызывающего их движение, только в определенных условиях направления этих движений противоположны друг другу, а в других - совпадают.

2. Вращательный
Такое движение спеклов, когда общая картина на освещенной поверхности сохраняется, а соседние светлые и темные спеклы начинают как бы кружиться попарно вокруг общих центров, не сходя с места. Однако это движение можно описать и несколько по другому. В определенной позиции наблюдателя по отношению к освещенной поверхности возникает как бы два слоя спеклструктур движущихся навстречу друг другу, совершая при этом выше описанные парные кружения, и в каждой паре члены из разных слоев. При движении в одну или другую сторону, вызывающем это перемещение спеклов, происходит смена направлений кружения пар спеклов и направления движения слоев на противоположные.

Вращательное движение спеклов возникает только когда наблюдатель (или фиксирующий их прибор) находится в граничном слое по отношению к освещенному экрану (поверхности). Если наблюдатель находится дальше или ближе граничного слоя по отношению к освещенной поверхности, движение спеклов переходит из двухслойного вращательного в однослойное поступательное. При этом в одной зоне направление движения спеклов совпадает с направлением движения вызывающего движение спеклов, а в другой зоне эти движения противоположны. Зоны разделяет, выше названный, граничный слой. Скорость перемещения спеклов и скорость движения вызывающего это перемещение находится в определенной зависимости и определенном соотношении. Величина этого соотношения зависит от расстояния наблюдателя до граничного слоя. Соотношение это можно менять в большом диапазоне, а это дает возможность воспользоваться этим в измерениях, где необходимо сильно увеличить или уменьшить чувствительность к перемещениям до удобного диапазона. Соотношение можно плавно менять, а сами замеры проводить на больших и малых расстояниях до объекта (т.е. косвенно).

3. Мерцательный
Поочередное вспыхивание и потухание соседних спеклов. Темный становится светлым, а соседний светлый становится темным. А поскольку вся освещенная поверхность покрыта равномерно темными и светлыми спеклами, то она вся начинает как бы мигать микроскопическими лампочками, которые беспрерывно зажигаются и тухнут поочередно. Но потухших и горящих всегда равное количество, и те, и другие равномерно распределены по поверхности.

Вот этот, третий, вид движения спеклов характерен поверхности живой ткани. По его интенсивности возможно проводить многие исследования всего живого.

Если рассматривать спеклструктуру лазерного освещения на поверхности неподвижного неживого предмета и неподвижного живого объекта (например, листа растения), то на поверхности живого объекта будет постоянно наблюдаться третий вид движения спеклов, а у неживого объекта он будет отсутствовать. С наступлением смерти у живого объекта (скажем, того же листа растения) мерцание спеклов прекратится. Для простоты дальше третий вид движения спеклов будем называть мерцанием спеклов.

У сорванного листа мерцание и поступательное движение спеклов прекратится не сразу, а со временем и постепенно.

Вот и первая польза: с помощью наблюдения движения спеклов можно четко указать момент наступления прекращения жизнедеятельности на поверхности наблюдаемого живого объекта, т.е. точно указать момент наступления смерти в наблюдаемом участке.

На поверхности живого объекта можно наблюдать движение спеклов не только третьего вида, но и первых двух. Естественно, они присутствуют на фоне мерцательного движения, которое присутствует всегда, если это живой объект.

Вот и вторая польза: возможность проведения замера скорости и направления поступательного движения спеклов, частоты и суммарного количества мерцаний спеклов, в дальнейшем - спеклометрия.

В частности таким способом можно выявить, а то и просто наблюдать участки активного роста растений (например, на том же листе), его (роста) развитие, спад, прекращение роста, просто функционирование и, наконец, отмирание. И все это проспеклометрировать, т.е. замерять динамику процессов (скорости, направления, частоту, развитие участков активности, смена участков и зон активности, и т.д.).

Выявлено несколько вариантов проведения спеклнаблюдений и спеклометрирования:

  • По полю, когда рассматривается спеклструктура всей поверхности объекта с какой - то стороны, или какая - то ее часть.

  • В точке, когда объект освещен неразведенным лазерным лучом (или даже сфокусированным), а наблюдение ведется через специальный оптический прибор. Этот метод позволяет вести наблюдения на больших расстояниях от объекта (несколько метров, десятки метров).

Ведение наблюдений за состоянием объекта и изменениями происходящими в освещенной лазерным лучом точке по спеклизображению, полученному на белом экране. Изображение получается без дополнительных систем и приспособлений с плавно регулируемым многократным увеличением. Изображение пригодно для спеклометрирования необходимых параметров.

Ведение наблюдения за поверхностью объекта или за процессами в освещенной точке поверхности по изображению выведенному с помощью видеокамеры специальным образом на экран монитора. Изображение допускает регулируемое увеличение, а в случае рассмотрения процессов в точке - сильное увеличение. Спеклометрирование процессов теперь возможно проводить по изображению на экране монитора.

Способ наблюдения и спеклометрирования отдельных спеклов в данной точке поверхности объекта.

Перечисленные выше пять вариантов, кроме первого, имеют авторские "ноу хау" (незаявленные) без которых они не реализуемы.

Мною разработано несколько методов ведения измерения скорости и частоты движения спеклов и их счета. Это дает возможность проведения целого ряда уникальных исследований со спеклометрией, целого ряда новых измерений в различных отраслях. Тут необходимо отметить простоту, надежность, относительную дешевизну методов и самих приборов, входящих в измерительную систему. Сами измерения проводятся косвенно, с большой скоростью (со скоростью считывающих, записывающих и запоминающих электронных систем). Сами спеклнаблюдения наглядны, доступны, впечатляющи, высокоэффективны для анализа.

Особенно показательной и эффективной спеклометрия и спеклнаблюдения могут быть в биологии. Влияние окружающей среды (точнее, изменение ее параметров - температуры, влажности, состава, освещенности, излучений, звука, вибраций, давления и т. д.) на живые объекты. Определения оптимальных параметров: условий жизни, питания, содержания, состава и % веществ входящих в питательную среду, раствор. Жива, умирает или умерла прививка. Как идет процесс приживления органа, ткани, заживления раны, состояние организма или его участков. Можно практически сразу определить более активную в приросте биомассу на питательной среде для выведения более перспективных сортов растений, даже выделить на кусочке биомассы более активные участки.

На этой основе возможно создание термометров позволяющих косвенно (на расстоянии) сиюминутно (т.е. сразу) определять температуру на поверхности.

Лазерная интерферометрия позволяет с огромной точностью проводить измерения перемещений.

Более длительное изучение спеклструктуры лазерного излучения обещает еще много интересных и полезных перспектив.

Необходим спонсор для доведения работ и исследований до выпуска измерительных приборов и методик выполнения этих измерений, оформления авторских свидетельств на изобретения и патентования.

Смотри также уникальную открытую коллекцию патентов изобретений и технологий: Лазеры. Лазерное оборудование

НАПИСАТЬ ПИСЬМО АВТОРУ ПУБЛИКАЦИИ

Ваш E-mail:*

Сообщение:*

 

Версия для печати
Автор: Антоненко - Бессараб Геннадий Иванович
дом. тел. +38-056-370-65-99
Дата публикации 17.02.2008гг


вверх