1實驗背景
激光誘導空化氣泡（Laser-Induced Cavitation Bubble）是指通過高能量激光脈沖在液體中瞬間產生微納氣泡，經歷生長、膨脹、坍塌、崩潰過程的復雜物理現象。
空化氣泡生長和崩塌過程會伴隨產生高速沖擊波、百米級每秒速度的微射流等瞬態動力學行為，如同“微觀爆炸”事件，僅持續數微秒，如何精確觀測成為難點。
2傳統成像方法局限
常用“泵浦-探針”成像技術是一種通過兩束激光分別作為激發和探測光，基于多次重復觸發、逐點構建圖像的方法，可捕捉空化氣泡的動態過程。但需要復雜的同步系統控制泵浦光束和探測光束的延遲，且每次僅能獲取一個時間點的圖像，無法記錄空化氣泡完整的時間演化過程。
3高速攝像技術優勢 與泵浦-探針成像相比，中科君達視界提供的高速攝像技術，具有下列優勢： 高時間分辨率：千眼狼高速攝像機具有ROI畫幅下200,000幀/秒的極高幀率，支持以5μs級時間尺度解析氣泡從生成到崩塌的瞬態過程。 可視化觀測：基于高速攝像機可直觀觀察氣泡的形態變化，連續記錄完整氣泡生命周期。 操作簡單：無需多次重復觸發，無需復雜同步系統，僅需單臺高速攝像機單次觸發，即可獲取事件的完整序列。 4實驗簡介與實驗數據解析 實驗將納秒脈沖激光器聚焦于去離子水中某點，誘導產生空化氣泡，選用千眼狼NEO 25高速攝像機，采用100 mm定焦搭配增倍鏡的鏡頭組合，實現微米級/像素空間分辨率觀測，通過對逐幀圖像序列分析，空化氣泡生命周期可劃分為四個關鍵物理階段，結合流體力學理論對各階段解析如下： Ⅰ 氣泡成核（0~5μs）：當激光脈沖聚焦于去離子水中某點時，焦點處光強超過液體介質的擊穿閾值，引發多光子電離與雪崩電離過程形成直徑約5~10μm高溫高壓等離子體（如下圖），并迅速加熱周圍液體產生蒸汽核，核點周邊可見電離產物散射光暈。 Ⅱ 氣泡膨脹(5~30μs)：等離子體快速冷卻后，殘留能量轉化為氣泡內部蒸汽壓和動能，驅動周圍液體向外加速運動，液體慣性主導氣泡呈近似球形膨脹，氣泡直徑隨時間呈類拋物線增長。 Ⅲ 氣泡崩塌(30~55μs)：氣泡膨脹至內部壓力低于環境水壓時，周圍液體反向加速導致氣泡崩塌，形態仍保持軸對稱，主氣泡邊界出現波紋狀結構。 Ⅳ 氣泡潰滅(55~85μs)：液體回填速度在空間上不對稱導致界面失穩，這種不穩定性促使氣泡在收縮末期發生破碎，靠近邊界處形成微射流，方向垂直于壁面，潰滅瞬間產生的能量再次使水體斷裂成核，形成粒徑更小的次生氣泡。 5結語 本次實驗通過高速攝像技術成功解析了激光誘導空化氣泡的四個關鍵物理階段，借助中科君達視界提供的千眼狼NEO 25高速攝像機，實現空化氣泡的生長與崩塌這一“微觀爆炸”事件的可視化，對于理解空化機理、量化各階段的能量轉化機制有重要意義。
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