Vysokorychlostní videokamera, hpv-x3

Pozorování vysokofrekvenčních oscilací mikrobublin vodní páry pomocí přístroje HPV-X3

Výhody pro uživatele

Vysokorychlostní videokamera HPV-X3 umožňuje vysokorychlostní snímání až 20 snímků za sekundu.
Kamera je schopna pořizovat snímky s vysokým rozlišením vysokofrekvenčních oscilací mikrobublinek a
během jejich kontrakce dochází ke změnám tvaru.

Úvod
Lithium-iontové baterie hrají důležitou roli v různých elektronických zařízeních díky své vysoké hustotě energie a vynikající účinnosti nabíjení. Za účelem zlepšení výkonu baterií se aktivně vyvíjejí materiály a metody jejich zpracování. Jednou z metod hodnocení mechanických vlastností je měření pevnosti. Kov (proudový kolektor) použitý v elektrodách lithium-iontových baterií je během výrobního procesu vystaven tahové síle. Vyhodnocení závislosti na teplotě je nutné, protože kov je během výroby vystaven také teplu. Tato aplikační novinka představuje pracovní postup spočívající v hodnocení pevnosti v tahu kovové fólie používané jako elektrody lithium-iontových baterií. Zkoušky byly prováděny za různých teplot, aby bylo možné vyhodnotit teplotní závislost pevnosti v tahu. Popsán je také použitý přístroj.

Systém měření
Pozorovací sestava, řez mikroskopem a schéma řezu mikroskopu jsou uvedeny na obr. 2, 3 a 4. Na obr. 3 je zvětšený pohled na bíle orámovanou oblast na obr. 2. V mikroskopu byla umístěna skleněná cela obsahující substrát a odplyněnou vodu. Laser byl zaměřen ze zadní strany skleněného substrátu, aby se vytvořily bubliny. Generované bubliny byly pozorovány pomocí HPV-X3 z horizontální směrnice vzhledem k povrchu substrátu. K osvětlení byl použit laserový zdroj světla o vlnové délce 640 nm (Cavilux).

Systém měření

Pozorovací sestava, řez mikroskopem a schéma řezu mikroskopu jsou uvedeny na obr. 2, 3 a 4. Na obr. 3 je zvětšený pohled na bíle orámovanou oblast na obr. 2. V mikroskopu byla umístěna skleněná cela obsahující substrát a odplyněnou vodu. Laser byl zaměřen ze zadní strany skleněného substrátu, aby se vytvořily bubliny. Generované bubliny byly pozorovány pomocí HPV-X3 z horizontální směrnice vzhledem k povrchu substrátu. K osvětlení byl použit laserový zdroj světla o vlnové délce 640 nm (Cavilux).

Výsledky pozorování
Zpočátku byl celý jev vibrací mikrobublinek vodní páry zachycen rychlostí 1 Mfps a byl
potvrdil, že mikrobubliny se opakovaně rozpínají a smršťují. Proces od vzniku bublinek po
je znázorněn na obr. 5. Jak je vidět na obr. 5(14) a (15), chování bublin těsně před zmizením nelze při rychlosti 1 Mfps detailně zachytit. Poté byla rychlost snímání obrazu změněna na 20 Mfps. Výsledky jsou uvedeny na obr. 6. Na obr. 5 a 6(1) a (2) se tvar špičky bubliny během procesu kontrakce jeví jako obloukovitý. S postupující kontrakcí se však mění a na obr. 6(5) je vidět, že tvar špičky se na okamžik stává ostrým.

Závěr
Pomocí vysokorychlostní videokamery HPV-X3 bylo možné sledovat opakované rozpínání a smršťování mikrobublinek vodní páry.
generované laserovým zářením. HPV-X3 je schopen vysokorychlostního zobrazování rychlostí až 20 Mfps a díky
při této maximální rychlosti bylo možné pozorovat vysokofrekvenční oscilace bublin a změny tvaru během procesu kontrakce.

Odkazy
1) Namura, K., Okai, S., Kumar, S., Nakajima, K., Suzuki, M.:
Advanced Materials Interfaces, 7 (18) (2020) 2000483.

Související aplikace
1. Analýza oscilací bublin vodní páry pomocí vysokorychlostního měření
Videokamera - vysokorychlostní zobrazování subMHz řádu
Oscilace -, Aplikační poznámka č. 84
Spolupráce při fotografování:
Katedra mikroinženýrství, Graduate School of Engineering,
Kjótská univerzita
(6) (7) (8) (9) (10)
(1)