新一代半导体桥点火技术的微观世界——高速拍摄揭秘

 

　　在特殊和航天领域，点火器技术是一项关键技术，它的性能直接影响到相关装备的效能和安全性。传统的Ni2Cr金属桥丝点火器，虽然应用广泛，但其体积较大、点火能量高、作用时间长，且易于误触发，这些特点在某些高精度、高可靠性要求的场合显得不够完美。而今天，我们将带您一起探索一种新一代点火技术——半导体桥(SCB)点火器技术，并通过中智科仪的ITS像增强器模块及NAC高速相机的联合应用，捕捉这一技术下的点火过程，揭示它背后的精妙设计和显著优势。

　　半导体桥点火器：体积微小，性能卓越

　　SCB点火器的研发，采用了先进的半导体器件和集成电路技术，使得其体积仅为传统热桥丝的三十分之一。这一创新设计不仅体现在体积的大幅缩减，还在于它的两大结构特点：Si桥区倒圆点和Ti、Al金属导体倒圆点。这些特点让SCB点火器的点火临界能量降低到3~5mJ，作用时间缩短至5us，能够快速产生热等离子体引爆猛炸药。此外，SCB点火器的安全电流高达115A以上，显著提高了装备的可靠性和安全性。

　　01、相关产品

　　中智科仪自主研发的EyeiTS系列图像增强模块，通过内置的单层和双层像增强器实现高达103-106倍以上光学增益，该模组在科学级相机应用中，可简易耦合到科学级CCD，CMOS和EMCCD相机，可实现单光子级探测能力;

　　百万帧高速成像，低阻MCP，高动态范围。

　　60LP/mm高分辨率，清晰瑞利图像。

　　Hi-QE和GaAs光阴极，紫外至近红外高量子效率，紫外和蓝光量子效率超过30%。

　　内置滤光片支架，插拔式设计。

　　高通量紫外镜头，提升微弱发光灵敏度。

　　3ns/500ps光学快门，皮秒/纳秒精度。

　　三通道10皮秒精度同步时序控制器。

　　在我们为中北大学搭建的拍摄半导体桥点火器点火过程这一实验测试中，中智科仪的像增强器模块在高速拍摄半导体桥(SCB)点火器点火过程中起到了至关重要的作用。像增强器能够提高拍摄图像的亮度和清晰度，尤其是在环境光干扰或是需要捕捉高速发生的微弱光源实验时。以下是几点中智科仪像增强器在此类实验中的关键作用：

　　提高图像亮度：在SCB点火过程中，发生的是非常短暂且微弱的发光现象。像增强器能够放大这些微弱的光信号，使得拍摄到的图像更加明亮，从而便于观察和分析。

　　增强图像质量：像增强器通过放大光信号的同时，还能保持图像的清晰度，这对于分析点火过程中的细微变化至关重要。清晰的图像能够提供更多的细节，帮助研究人员准确理解点火过程。

　　屏蔽环境光： 在进行高速拍摄特别是微弱光源的拍摄时，环境光(如实验室的室内照明或自然光)可能会对实验结果产生不利影响。环境光可以增加背景亮度，从而降低了图像中感兴趣目标的可见度和对比度。像增强器通过其设计和工作原理，能够有效地屏蔽这些不必要的环境光，确保只有来自实验目标的光被捕捉和放大。

　　实现高速拍摄：结合NAC高速相机，像增强器使得实验能够以极高的帧率(如十万帧每秒)捕捉点火过程，这对于理解快速发生的物理现象是必不可少的。通过这种高速拍摄技术，可以详细记录下点火瞬间发生的所有变化，为后续的数据分析和理论研究提供了坚实的基础。

　　提高实验安全性：在拍摄极为微小且快速的点火事件时，使用像增强器可以在不接触实验物品的情况下进行观察和记录，这降低了实验过程中的安全风险。

　　02、实验过程

　　高速拍摄技术：捕捉点火瞬间

　　本实验使用中智科仪ITS像增强器模块与NAC高速相机的组合，该组合能够以高达十万帧每秒的速度捕捉点火过程中的细微变化。既可以清晰记录点火器起火点的变化情况，同时能为研究者提供大量精确的实验数据，有助于进一步优化点火器设计。

　　测试设备： EyeiTS-S-HQB-F 序列号E2022159

　　实验过程/数据：本次采用高速拍照方法对半导体桥起火点进行成像。

　　(实验现场照片)

　　在拍摄过程中，实验团队在镜头前端放置了一块透明玻璃板，有效避免了起火点火花对镜头的直接损害，确保了实验的顺利进行和数据的准确记录。

　　03、测试结果

　　揭秘点火瞬间：微观世界的壮观景象

　　通过高速相机捕捉到的SCB点火器的点火瞬间，为我们展示了一个充满力量与美感的微观世界。每一个点火过程，都是在极短的时间内完成的复杂物理反应，这一过程在高速相机下显得尤为壮观。这些珍贵的图像不仅增进了我们对SCB点火技术的理解，也对进一步提高点火器的设计和性能提供了宝贵的参考。

　　下图以十万帧拍摄的SCB半导体桥起火点变化过程：

　　本次实验和研究成果的分享，旨在让更多的人了解和认识到半导体桥点火技术的先进性和应用潜力。随着技术的不断进步和优化，相信在不久的将来，这种高效、可靠的点火技术将在更多领域发挥出它的独特价值。欢迎关注我们，一起探索更多科技领域的奥秘。

审核编辑 黄宇