图8熔池喷射的实验原理 。 （A） Ti-6Al-4V激光粉末床熔合过程中熔池的动态演变 。 （B） Al-Si10-Mg板的激光调幅工艺 。
图9动态X射线图像显示固定激光束熔化期间真空下的瞬时熔化和蒸发 。 （A）现场LPBF高速高能X射线成像实验装置示意图 。 （B）显示激光开启时静态粉末堆积状态的X射线图像 。 （C）激光熔化起始的X射线图 。 （D）显示汽化开始的X射线图像 。 （E）充分发展的熔池的X射线图像 。
图10从原料粉末转移到构建体的孔隙 。 （A–H）X射线图像序列 ， 显示在DED工艺中熔融输送的粉末后 ， 原料Ti64粉末内部的孔隙转移到熔融池中 。
【用于揭示激光-材料相互作用动力学的超快成像】通过集成高速X射线成像、声学传感器和机器学习 ， 开发了相应的激光焊接现场监测系统 。 高速X射线成像用于将声发射（AE）信号与实际处理事件相关联 。 结合机器学习算法 ， 图像的分类准确率在74%到95%之间 。 X射线图像检测器的有效空间分辨率可以达到11?μm ， 将AE与ML（机器学习）相结合 ， 如图11所示 ， 在激光焊接过程的现场和实时监控方面具有广泛的应用潜力 。
图11（A）导电焊接 ， （B）稳定锁孔的实时X射线图像；（C）不稳定的锁孔和（D）飞溅 。
3.3强激光等离子体物理的超快成像
在激光驱动的ICF中 ， 热点的不对称性和壳材料进入热点的混合效应仍然是限制ICF内爆产率进一步提高的重要因素 。 捕捉具有高时间和空间分辨率的热点图像对于分析热点形状的不对称性和热点对称控制的物理设计至关重要 。 基于Kirkpatrick–Baez（KB）的X射线高速显微成像系统广泛应用于ICF领域 。 已开发出各种KB显微成像系统 ， 如全反射宽带KB显微成像设备、多层膜准单能响应KB显微成像技术和多镜结构先进KB显微成像装置 。 上述成像系统具有大视场（~1?mm）、高空间分辨率（<5?μm）和高时间分辨率（<100?ps） ， 如图12A、B所示 。 它被用来观察CH壳层内爆、两端黑腔内爆和玻璃壳层内爆炸推动靶的过程 。 一些实验结果如图12C所示 。
图12 Kirkpatrick–Baez（KB）显微镜示意图和拍摄结果 。 （A）四通道反射式KB显微镜示意图 。 （B）双通道显微镜系统示意图 。 （C）在KB显微镜的四个通道中记录爆炸目标的时间积分图像 。
X射线分幅记录技术具有简单的针孔成像或KB显微成像或弯曲晶体成像 ， 具有高空间分辨率成像能力 ， 可实现二维高空间分辨率成像诊断 ， 观察内爆过程中热点形态的演变 。 为进一步提高成像时间分辨能力 ， 结合电子漂移技术研制了X射线漂移成像系统 。 通过加速漂移区的光电子 ， 实现了电子群的“速度色散” 。 系统原理和原理图如图13所示 。 脉冲宽度扩大20倍 ， 时间分辨率从60 ps提高到20 ps ， 具有较高的时空分辨率诊断能力该技术已用于研究热点形态演变、燃料运动状态和热点混合程度 。 随着电荷效应的增大 ， 噪声增大 ， 获取的图像信噪比降低 ， 影响了图像的空间分辨率 。
图13膨胀X射线成像仪（DIXI）示意图 。
4单镜头超快光学成像
传统上 ， 泵-探头方法允许通过重复测量捕获动态 。 然而 ， 许多超快现象要么不可重复 ， 要么难以再现 ， 如激光诱导的冲击波、微流体和光化学反应 。 在这种情况下 ， 单次激发超快光学成像技术成为克服泵-探头限制的必要手段 。 已经开发了各种超快单次拍摄成像方案 ， 用于在小于纳秒的时间尺度内捕获非重复超快现象的二维图像 。 在本综述中 ， 我们主要关注主动照明超快成像技术 ， 该技术需要系统中的超激发照明激光脉冲 ， 而忽略了接收成像方法 。 后一种方法不需要照明光 ， 可以捕捉自发光现象 ， 如压缩超快摄影（CUP） 。 典型的主动单激发超快光学成像方法包括飞秒时间分辨光学偏振法（FTOP）、频域全息术（FDH）、频域层析成像（FDT）、时间分辨全息偏振显微镜（THPM）、顺序定时全光映射摄影（STAMP）和多曝光成像的频率识别算法（FRAME） 。
4.1单次飞秒时间分辨光学偏振法
FTOP的主要特点是光学偏振技术 。 FTOP捕捉到了强飞秒激光脉冲传播的超快动力学 。 图14A显示了实验示意图 。 激光束由分束器分为泵浦脉冲和探测脉冲 。 探测脉冲由晶体倍频 ， 并由四级梯队在空间上划分为四个子脉冲 。 泵浦脉冲束通过延迟线和半波片后 ， 聚焦到充满CS2靶的熔融二氧化硅试管中 。 图14B显示了CS2中泵浦脉冲传播的记录FTOP图像 。 帧间隔约为0.96 ps ， 对应的帧速率约为1.05 THz 。 FTOP利用激光脉冲宽度实现高时间分辨率 ， 但帧数和成像视场有限 ， 只能拍摄具有非重叠轨迹的超快现象 。
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