[发明专利]一种提取激光等离子体轮廓的系统及方法

说明书

本公开揭示了一种提取激光等离子体轮廓的系统，包括：等离子体产生单元，通过发送激光脉冲沿第一光路传输并照射真空腔产生等离子体；成像单元，用于捕捉沿第一光路返回并继续沿第二光路传输的等离子体，以获得第一激光等离子体图像；图像处理单元，用于对所述第一激光等离子体图像进行处理，以获得第二激光等离体子图像，并从第二激光等离子体图像中提取激光等离子体的轮廓。

技术领域

本公开属于等离子体图像处理领域，具体涉及一种提取激光等离子体轮廓的系统及方法。

背景技术

激光等离子体技术是利用高能脉冲激光轰击目标靶材产生等离子体的技术，广泛运用于激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy)、脉冲激光沉积(Pulsed laser deposition)等领域。

基于激光等离子体技术的真空开关真空度检测技术相比于传统的真空开关真空度检测方法具有更高的检测精度、更低的检测下限，并极大地降低了环境条件的影响，有望突破半个多世纪以来真空开关真空度检测的技术瓶颈。大量研究结果显示，不同气压下激光等离子体形貌特征、激光等离子体轮廓面积、激光等离子体辐射强度等有着显著的差异。研究真空条件下激光等离子体的演化特征具有重要意义，获取能够表征真空度的激光等离子体的特征参数，可以为基于激光等离子体成像技术的真空开关真空度检测方法提供理论依据与应用基础。激光等离子体轮廓是表征真空的一个关键参数，最能直观表现真空度对激光等离子体的影响。处于真空中的激光等离子体会快速膨胀，寿命通常在微秒量级，并且其尺寸也处于微米量级。通过人眼无法直接观察到真空下激光等离子体的演化过程，这增加了激光等离子体轮廓的获取难度。因此，借助于高感光的成像设备ICCD相机，拍摄纳秒时间尺度内处于膨胀阶段的激光等离子体图像，通过处理激光等离子体图像来获取激光等离子体轮廓。然而，由于光子的量子特性以及设备本底噪声的影响，激光等离子体图像具有一定的噪声，等离子体成像边界十分模糊，无法准确界定并描绘激光等离子体轮廓。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种提取激光等离子体轮廓的方法，能够快速准确地提取激光等离子体轮廓。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种提取激光等离子体轮廓的系统，包括：

等离子体产生单元，通过发送激光脉冲沿第一光路传输并照射真空腔产生等离子体；

成像单元，用于捕捉沿第一光路返回并继续沿第二光路传输的等离子体，以获得第一激光等离子体图像；

图像处理单元，用于对所述第一激光等离子体图像进行处理，以获得第二激光等离体子图像，并从第二激光等离子体图像中提取激光等离子体的轮廓。

优选的，所述等离子体产生单元包括沿第一光路依次设置的脉冲激光器、二向色镜、第一平凸透镜和真空腔。

优选的，所述成像单元包括沿第二光路依次设置的第二平凸透镜和ICCD相机。

优选的，所述图像处理单元包括：

第一处理子单元，用于去除第一激光等离子体图像上的背景噪声，获得第二激光等离子体图像；

第二处理子单元，用于对所述第二激光等离子体图像上各像素点的感光强度值进行高斯曲面拟合，获得二维高斯曲面；

提取单元，通过对所述二维高斯曲面上所有Z轴坐标值为设定值的像素点进行标注以提取获得激光等离子体的所有轮廓点。

本公开还提供一种提取激光等离子体轮廓的方法，包括如下步骤：

S100：拍摄获取第一激光等离子体图像；

S200：去除第一激光等离子体图像上的背景噪声，获得第二激光等离子体图像；