Vysokorýchlostná videokamera, hpv-x3

Pozorovanie vysokofrekvenčných oscilácií mikrobublín vodnej pary pomocou prístroja HPV-X3

Výhody pre používateľa

Vysokorýchlostná videokamera HPV-X3 umožňuje vysokorýchlostné snímanie rýchlosťou až 20 Mfps.
Kamera je schopná zachytiť vysokofrekvenčné oscilácie mikrobubliniek s vysokým rozlíšením a
zmeny tvaru počas ich kontrakcie.

Úvod
Lítium-iónové batérie zohrávajú dôležitú úlohu v rôznych elektronických zariadeniach vďaka svojej vysokej hustote energie a vynikajúcej účinnosti nabíjania. Na zlepšenie výkonu batérií sa aktívne vyvíjajú materiály a metódy spracovania batérií. Jednou z metód hodnotenia mechanických vlastností je meranie pevnosti. Kov (prúdový kolektor) použitý v elektródach lítium-iónových batérií je počas výrobného procesu vystavený ťahovej sile. Vyhodnotenie teplotnej závislosti je potrebné, pretože kov je počas výroby vystavený aj teplu. Táto aplikačná novinka predstavuje pracovný postup pozostávajúci z hodnotenia pevnosti v ťahu kovovej fólie používanej ako elektródy lítium-iónových batérií. Skúšky sa vykonávali pri rôznych teplotách s cieľom vyhodnotiť teplotnú závislosť pevnosti v ťahu. Opísaný je aj použitý prístroj.

Systém merania
Pozorovacie zariadenie, časť mikroskopu a schéma časti mikroskopu sú znázornené na obr. 2, 3 a 4. Na obr. 3 je zväčšený pohľad na bielo orámovanú oblasť na obr. 2. V mikroskope bola umiestnená sklenená komora obsahujúca substrát a odplynenú vodu. Laser bol zameraný zo zadnej strany skleneného substrátu, aby sa vytvorili bubliny. Vytvorené bubliny sa pozorovali pomocou HPV-X3 z horizontálnej smernice vzhľadom na povrch substrátu. Na osvetlenie sa použil laserový zdroj svetla s vlnovou dĺžkou 640 nm (Cavilux).

Systém merania

Pozorovacie zariadenie, časť mikroskopu a schéma časti mikroskopu sú znázornené na obr. 2, 3 a 4. Na obr. 3 je zväčšený pohľad na bielo orámovanú oblasť na obr. 2. V mikroskope bola umiestnená sklenená komora obsahujúca substrát a odplynenú vodu. Laser bol zameraný zo zadnej strany skleneného substrátu, aby sa vytvorili bubliny. Vytvorené bubliny sa pozorovali pomocou HPV-X3 z horizontálnej smernice vzhľadom na povrch substrátu. Na osvetlenie sa použil laserový zdroj svetla s vlnovou dĺžkou 640 nm (Cavilux).

Výsledky pozorovania
Celý jav vibrovania mikrobubliniek vodnej pary bol pôvodne zachytený pri rýchlosti 1 Mfps a bol
potvrdil, že mikrobublinky sa opakovane rozpínajú a zmršťujú. Proces od vzniku bubliniek po
je znázornený na obr. 5. Ako je vidieť na obr. 5(14) a (15), správanie sa bublín tesne pred zmiznutím nie je možné detailne zachytiť pri 1 Mfps. Potom sa rýchlosť snímania obrazu zmenila na 20 Mfps. Výsledky sú znázornené na obr. 6. Tvar špičky bubliny počas procesu kontrakcie sa na obr. 5 a 6(1) a (2) javí ako oblúkovitý. S postupujúcou kontrakciou sa však mení a na obr. 6 (5) je vidieť, že tvar špičky sa na chvíľu stáva ostrým.

Záver
Pomocou vysokorýchlostnej videokamery HPV-X3 sa opakované rozpínanie a zmršťovanie mikrobubliniek vodnej pary
generované laserovým žiarením. HPV-X3 je schopný vysokorýchlostného snímania rýchlosťou až 20 Mfps a
pri tejto maximálnej rýchlosti bolo možné pozorovať vysokofrekvenčné oscilácie bublín, ako aj zmeny tvaru počas procesu kontrakcie.

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

Súvisiace aplikácie
1. Analýza oscilácií bublín vodnej pary pomocou vysokorýchlostného
Videokamera - vysokorýchlostné zobrazovanie sub-MHz-riadkov
Oscilácie -, aplikačná poznámka č. 84
Spolupráca pri fotografovaní:
Katedra mikroinžinierstva, Graduate School of Engineering,
Kjótska univerzita
(6) (7) (8) (9) (10)
(1)