शीलेरन

शीलेरन

शीलेरन प्रवाह दृश्यता एक अपवर्तक सूचकांक अनुपात द्वारा प्रकाश के विक्षेपण पर आधारित है। सूचकांक अनुपात सीधे प्रवाह घनत्व ढाल से संबंधित है। जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, "लाइट" प्रकाश स्रोत (एस), पहले लेंस द्वारा एकत्रित किया जाता है जो फोकल बिंदु स्रोत के स्थान के अनुरूप होता है। फिर समांतर प्रकाश किरणें परीक्षण खंड से गुज़रती हैं और दूसरा लेंस बिंदु स्रोत की छवि पर बीम को फिर से केंद्रित करता है। पारदर्शी शीलेरन पदार्थों को तब तक इमेज नहीं किया जाता जब तक दूसरे लेंस के फोकस पर धार को जोड़ा नहीं जाता। प्रतिबिंबित प्रकाश की तुलना एक दृश्य स्क्रीन पर अप्रतिबिंबित प्रकाश से की जाती है। निर्विवाद प्रकाश आंशिक रूप से धार से अवरुद्ध है। धार से दूर या दूर की गई रोशनी एक छाया पैटर्न उत्पन्न करती है, इस पर निर्भर करता है कि यह पहले अवरुद्ध या अनब्लॉक किया गया था या नहीं। यह बिंब पैटर्न विस्तार (कम घनत्व वाले क्षेत्र) और संपीड़न (उच्च घनत्व वाले क्षेत्र) की प्रकाश-तीव्रता प्रवाह को दर्शाता है। शीलेरन पदार्थों के इस विशेष बिंदु के लिए, परीक्षण खंड में लंबवत ढाल ∂n / ∂y के कारण चरण अंतर एक आयाम अंतर में परिवर्तित हो जाता है और अदृश्य को दृश्‍य में बदला जाता है, चित्र 2.

धार के अभिविन्यास के बारे में एक शब्द: यहां क्षैतिज को दिखाया गया है, यह शीलेरन पदार्थ में केवल लंबवत घटक ∂n / ∂y μ ¶r / ∂y का पता लगाता है। एक साधारण धार केवल उन्हीं घटकों के साथ उन रे अपवर्तन को प्रभावित करता है। यदि शीलेरन पदार्थ में अनुपात मुख्य रूप से क्षैतिज -∂n / ∂x μ ¶r / ∂x हैं, तो धार को दूसरे लेंस के फोकस में लंबवत रखा जाना है।

2. हाई स्पीड इमेजिंग

हाई स्पीड इमेजिंग विधियां अन्य अदृश्य घटनाओं को कैप्चर करने की हमारी क्षमता को बढ़ाती हैं जो सामान्य कैमरे के साथ देखने के लिए बहुत तेज होती हैं। इस मामले में, पर्याप्त रूप से कम एक्सपोजर समय की एक इमेज आवश्यक महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान करती है। एक्सपोजर समय प्रवाह संरचनाओं की गति को ठंडा करने में महत्‍वपूर्ण भूमिका निभाता है जो प्रवाह में बेहतर अंतर्दृष्टि प्राप्त करने में मदद करता है और प्राप्त इमेज की गुणवत्ता को भी बढ़ाता है। यह एक्सपोजर औसत अशांति के रूप में लंबे समय तक वांछित है और कमजोर स्थिर घटनाओं को प्रकट करता है जबकि लघु एक्सपोजर सभी गति, विक्षोभ को फ्रीज करता है। इस प्रकार शीलेरन प्रणाली की संवेदनशीलता भी जोखिम समय पर निर्भर करता है। चित्र 3 (ए) 750ns की फ्लैश अवधि के साथ एक पाल-फ्लैश (मॉडल 501/एस) का उपयोग कर बाद में प्रवाह की शीलेरन इमेज दिखाता है। यदि आपके पास निरंतर प्रकाश स्रोत है लेकिन एक उच्च स्पीड कैमरा एक सेकंड में हजारों चित्र लेने में सक्षम है तो उसको हासिल किया जा सकता है। चित्रा 3 (बी) में 2000fps (1024 x 512 रिज़ॉल्यूशन) के साथ एक शीलेरन तस्वीर दिखाता है और सतत प्रकाश स्रोत के साथ फास्टकैम-एक्स पीसीआई उच्च गति फोटो कैमरा को दर्शाया है।  
3. रंगीन शीलेरन प्रणाली

3.1 रंगीन शीलरन की जरूरत

काले और सफेद शीलेरन में, जांच प्रवाह की बिंब ग्रे के विभिन्न रंगों में घनत्व अनुपात दिखाई देती है। एक रंगीन शीलेरन तकनीक के साथ इन अपवर्तक सूचकांक अनुपात विभिन्न रंगों द्वारा कल्पना की जाती है, जो भूरे रंग के विभिन्न रंगों की तुलना में मानव आंखों के लिए अंतर करना आसान है। इसके अलावा पारंपरिक काले और सफेद टोप्लर शीलेरन प्रणाली केवल उन अपवर्तक सूचकांक अनुपात प्रदर्शित करता है जो अपने धार के लिए सामान्य प्रकाश को प्रतिस्थापित करता है। लेकिन कलर शीलेरन तकनीक का प्रयोग ऐसी छवि बनाने के लिए किया जा सकता है जिसमें सभी रेडियल दिशा में अपवर्तक सूचकांक अनुपात प्रदर्शित होते हैं और दिशात्मक रूप से रंग-कोडित होते हैं। यह प्रदर्शित जानकारी के विपरीत विभिन्न प्रवाह सुविधाओं के लिए अतिरिक्त आयाम और अतिरिक्त संवेदनशीलता प्रदान करता है। पवन सुरंग प्रवाह के अलावा, इस तकनीक में दृढ़ प्रवाहों में एक बहुत ही महत्वपूर्ण अनुप्रयोग होता है, जहां छवि पर प्रकाश तीव्रता में कमी के कारण पार्टिकल फेस द्वारा स्कैटरिंग, अवशोषण आदि का कारण बनता है। इसलिए ग्रे स्‍केल में होने वाली इसकी प्रक्रिया अधिक कठिन हैं।

 
3.2 रंगीन शीलेरन सरलतम रूप में

रंगीन शीलेरन का असली आविष्कारक रेनबर्ग है। उन्होंने एक दो रंग कट-ऑफ फ़िल्टर का इस्तेमाल किया है जिसमें मानक काले और सफेद शीलेरन के बराबर एक छवि बनाई जाती है, सिवाय इसके कि ग्रे स्केल को अब दो रंग-मिश्रण पैमाने से बदल दिया गया है जिसमें कलर कांट्रास्ट से प्राप्त एक अतिरिक्त संवेदनशीलता है। दो रंगों के फिल्टर के संशोधनों में कई वर्षों में बदलाव आया है जिससे विभिन्न प्रकार के फ़िल्टर अभिकल्‍प होते हैं। एनएएल समेत दुनिया भर के प्रयोगशालाओं में इसका उपयोग किया जाता है। हालांकि, रंग-फ़िल्टर द्वारा जोड़े गए इस प्रकार की व्यवस्था के साथ पारंपरिक काले और सफेद शीलेरन प्रणाली के सापेक्ष कोई अतिरिक्त जानकारी प्राप्त नहीं की जाती है, चित्र 4.

आंकड़े 5 (ए) और (बी) में क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर में धार के साथ ऐसी विच्छेदन तकनीक के प्रयोग से लिए गए पराबैंगनी नोजल (एनपीआर=35, क्षेत्र-अनुपात=30 और अभिकल्‍प मॉक संख्या 4.5) की एक विस्‍तारित रंगीन छवियों को क्रमशः दिखाया है। यह सेट अप 13 एमएम की फ्लैश अवधि और 18 जे की एक फ्लैश एनर्जी के साथ ड्रेलो का ज़ेनॉन फ्लैश लाइट का उपयोग करता है। चित्रा 6 में रंगीन शीलेरन छवियों को एक विस्‍तारित छिद्रित समोच्च नोजल (क्षेत्र-अनुपात=20, एनपीआर=60 और डिजाइन मॉक संख्‍या 4). प्रवाह विवरण की स्पष्टता और छवि के अतिरिक्त विपरीत इस तरह की तकनीक को अपनाने के महत्व को दर्शाया गया है।