[发明专利]一种极紫外光源中液滴靶空间位置的监控系统及方法

权利要求书

1.一种极紫外光源中液滴靶空间位置的监控方法，其特征在于，所述极紫外光源中液滴靶空间位置的监控方法包括：利用单个CCD对XOZ平面和YOZ平面上的液滴同时成像，实现液滴锡靶空间位置的实时监控，并利用手动控制和自动控制的反馈调控方式对液滴发生器的空间位置进行反馈调节，使液滴的运动路径始终经过激光焦点。

2.如权利要求1所述的极紫外光源中液滴靶空间位置的监控方法，其特征在于，所述手动控制方式包括：

(1)标记激光焦点，打开CCD并处于连续成像模式，微调CCD位置使激光焦点在XOZ平面和YOZ平面的两个像重合并位于照片中央；

(2)液滴发生器开始工作，打开同步信号源，触发第一探测光源和第二探测光源闪烁，CCD调至触发模式，拍摄与光源发光同步；

(3)当液滴射流发生偏移时，CCD拍摄的液滴射流图像会具有不同的特征，判断标准为：在照片上x轴与y轴的正方向均指向图片左侧，而液滴喷射方向是从上至下的，由此可以判断出液滴的偏移方位；

(4)控制二维电控旋转台在XOZ平面和YOZ平面转动，分别将液滴射流的两个像调节至竖直向下，并在此过程中辨别出两个像分别属于哪个平面，此时两个像应相互平行；该操作后液滴射流的方向偏移被修正，但液滴发生器喷嘴的位置偏差依旧存在；

(5)控制二维电控位移台在XOY平面内运动，直至CCD上观察到液滴射流的像重合并过激光焦点，此时液滴发生器喷嘴的位置偏差被修正。

3.如权利要求1所述的极紫外光源中液滴靶空间位置的监控方法，其特征在于，所述自动控制方式包括：

(1)标记激光焦点，调节二维电控位移台，使喷嘴中心位于激光焦点正上方，液滴发生器开始工作，打开同步信号源；

(2)触发第一探测光源，CCD调至触发模式对YOZ平面上的液滴射流进行成像，并将图像信息传输至计算机；

(3)计算机接收到图像信息后，使用阈值化算法将图片二值化，通过设定合理的阈值条件，对液滴边界进行寻找；调用OpenCV函数库，首先使用cv2.cvtColor函数将RGB图像转为灰度图，再cv2.threshold函数的THRESH_BINARY算法将图像二值化，最后，使用cv2.findContours函数可快速、准确地识别出液滴的轮廓；

(4)分别计算每个液滴的重心。由于图片是二值化的，对单个液滴而言，其重心计算公式如下：

其中，(x_i,y_i)表示液滴中包含的像素坐标，n为液滴所含的像素总数。

(5)根据重心坐标拟合直线，求出液滴射流在YOZ平面上的投影的方程表达式，由直线方程的斜率k即可推出YOZ平面上液滴射流与z轴的夹角α。计算方式如下：

(6)计算机输出参数α至二维电控旋转台，使液滴发生器在YOZ平面上绕喷嘴中心旋转α角度，使液滴射流在YOZ平面的投影过激光焦点；

(7)关闭第一探测光源，触发第二探测光源，CCD对YOZ平面上的液滴射流进行成像，并将图像信息传输至计算机，重复上述步骤(3)、步骤(4)、步骤(5)过程的处理，获得该平面上液滴射流与z轴的夹角β，计算机输出参数β至二维电控旋转台，使液滴发生器在YOZ平面上绕喷嘴中心旋转β角度，使液滴射流在YOZ平面的投影过激光焦点。

(8)返回至步骤(2)，重复上述过程，直至监测、调控过程结束。