1、背景介绍

在超快实验领域，如爆炸、高速撞击、等离子体产生、超快物理现象以及燃烧诊断等，分幅相机已经成为核心的成像设备。然而，传统分幅相机主要依赖CCD图像传感器和传统像增强器，这导致其采集帧频过慢、动态范围较低，以及量子效率较低。更具限制性的是，传统的双帧连拍技术，尽管依赖单台相机，但其间隔时间却被固定在数百纳秒至数微秒之间，这无疑对实验的灵活性和成像效果带来了不小的挑战。

近日，中智科仪推出的首台逐光MF系列八分幅相机已完成生产并交付客户。该相机采用反射式孔径分光设计，集成了高量子效率、低噪声的二代Hi-QE和三代GaAs光阴极。逐光IsCMOS像增强相机与孔径分光光路系统的结合解决了多台相机之间的时序控制问题，支持八台联动，以超高帧频记录不可重复的实验过程，实现时间及空间分辨率上的双超越。该相机能够独立控制每个通道的延迟和门宽，时间精度可达10ps，可进行连续调节。最短光学门宽优化至3ns，使逐光MF分幅相机成为观察超快实验现象的首选设备。

借助逐光MF八分幅相机，我们成功拍摄到了激光诱导等离子体发光的过程。该过程的原理是将高能量的脉冲激光聚焦后作用在样品表面（样品可以是固体、液体或气体），高能量使样品局部产生上万度的高温，固体或液体样品瞬时气化并电离成为等离子体。激光诱导等离子体包含基本的分子、原子、离子和电子等，整体呈电中性。激光脉冲结束后，等离子体中被激发的粒子会从高能级向低能级跃迁并向外辐射光子。通过逐光MF八分幅相机的高速、多通道及高时间精度特性，并设置不同通道的时间延迟，我们成功观察了激光诱导等离子体发光的瞬时过程。

2、实验测试方案

实验材料：卓镭激光TINY-200L激光器、凸透镜、金属铜样品、衰减器、逐光MF八分幅相机。

实验过程：脉冲激光器以可调频率（1-10Hz）发射532nm高能激光脉冲，脉宽在4~5ns之间。通过凸透镜将激光聚焦在铜板样品表面，产生等离子体。在这个实验中，我们使用逐光MF八分幅相机，从侧面拍摄等离子体的发光过程。为了抑制等离子体辐射强度，我们在相机的入射窗口处放置了衰减器，以防止对相机造成损伤。实验中，我们采用相机内置的数字脉冲延迟发生器同步控制激光器，其输出电平为5V，阻抗为50Ω。通过这种方式，我们能够精确地设置相机8个通道的延迟和电子快门，以捕捉瞬时等离子体发光的过程。这种同步控制的方法允许我们在实验中精确控制激光脉冲与相机采集之间的时间关系，提高观察等离子体发光现象的精确度和可控性。

3、实验结果

图1 逐光MF八分幅相机拍摄激光诱导等离子体发光的演化过程

在实验中，相机的帧频设置为9Hz，曝光时间为10ms，MCP增益为3000。激光器以9Hz频率外触发工作，并通过相机内部时序控制器同步触发。图1是相机拍摄单帧采集得到的分幅图像，通过中智科仪自主开发的SmartCapture软件进行实时显示。

在图1中，可以看到共有8个窗口，每个窗口代表一个通道相机的拍摄图像。界面下方的Gate1至Gate8可视化的显示了每个门控通道的延迟和门宽设置，ChA表示相机输出触发激光器的同步触发信号。从第3到第7个窗口中，可以明显观察到激光诱导等离子体发光的演化过程。

为了更清晰地展示这一过程，图2对图1中的8个窗口进行了局部放大。这样的局部放大可以更详细地呈现激光诱导等离子体发光的细节，有助于深入理解实验现象。通过这样的实时监测和图像分析，可以更全面地了解实验中各通道相机的捕捉效果，进而推动对激光诱导等离子体发光过程的深入研究。

图2 逐光MF八分幅相机拍摄激光诱导等离子体发光的演化过程局部放大

实验结果初步显示，中智科仪研发的逐光MF八分幅相机在捕捉等离子体发光演化等超快现象方面具有卓越的能力，展现出出色的时间分辨率。其支持3ns的光学门宽，内置了三通道的同步时序控制器，能够实现8通道独立成像。这一技术优势为超快实验领域的科学研究提供了有力的支持，为深入探索超快现象、解析瞬时过程提供了强大的工具。逐光MF八分幅相机的引入为科研人员在时间和空间分辨率上的需求提供了新的解决方案，有望推动相关领域的科学发展。

4、解决方案

中智科仪国内首推逐光系列MF分幅相机，采用孔径分光的反射式分幅设计，选用高量子效率低噪声的Hi-QE以及GaAs像增强，每个通道间隔时间均可独立控制最短仅为10ps并连续可调，针对皮秒时间分辨光谱及成像实验优化设计光学门宽短至500皮秒，最高支持8通道真实分幅成像，以超高帧频记录单次实验过程，是爆炸、高速撞击、等离子和燃烧诊断等实验中不可或缺的成像设备，同时具备高时间和高公空间分辨率。

2/4/8通道真实分幅成像；10ps-10s间隔时间连续可调；500ps/3ns光学快门；高通光量孔径分光；高效率低光晕光纤面板耦合；低噪声高量子效率影像增强器。