2023-12-01 21:02:43, 光电行业都会关注 北京卓立汉光仪器有限公司
引言
知道燃料的燃烧方式及原理,了解燃烧进程,污染物排放等,对于燃烧类工程活动至关重要。PLIF是高灵敏的激光流动显示技术,可实现复杂环境特定组分空间分布特征的提取,从而实现该组分在流场中的二维分布测量,还可用于温度、浓度、速度等参数的测量。该技术在流体力学、燃烧学、等离子体研究等诸多领域均有广泛的应用。
应用方向:燃烧诊断,PLIF,脉冲激光器、ICMOS/ICCD相机、脉冲延时信号发生器
每种分子内部都具有其特定能级结构,宏观表现为特定的吸收或者发射光谱特征。当激光与物质相互作用时,这种特定的结构导致只有当激光的波长与其相匹配时,激光才会被强烈的吸收,随后,也有一定的几率将吸收的能量以荧光的形式释放。激光诱导荧光技术就是利用该特性,通过特定波长的激光与物质相互作用,并探测作用后所产生的荧光,从而实现物质的检测以及物质信息的提取。早期的应用受硬件条件限制,激光通常被聚焦成一点,利用光电倍增管实现单点测量。随着技术的进步以及设备的发展更新,为了获取更多的信息,目前激光通常可以被压缩成片状,这样与待测组分作用产生的荧光就表现为二维分布特性,进一步利用高灵敏度的相机,就可以一次性获取片光有效作用区域的全部荧光,得到组分二维分布的信息。
PLIF(Planar Laser Induced Fluorescence,平面激光诱导荧光)技术是一种高灵敏的激光流动显示技术,利用物质对电磁波的共振选择吸收特性,它可以实现复杂环境特定组分空间分布特征的提取,从而实现该组分在流场中的二维分布测量。PLIF技术具有较高的时间分辨和空间分辨特性,能够在纳秒时间尺度对示踪组分(原子、分子或自由基团,如O、CO、OH、CH等)进行微米空间分辨的二维成像。对于没有示踪组分的环境,可以通过添加适当的荧光物质(如NO、丙酮和罗丹明等)实现二维显示。同时,基于分子辐射光谱理论以及结合其它测试手段,PLIF技术还可用于温度、浓度、速度等参数的测量。因此,该技术在流体力学、燃烧学、等离子体研究等诸多领域均有广泛的应用。
在燃烧场,利用PLIF,通过调节激发波长可以精确选择特定基团,通过激光器,高分辨的光谱仪和高灵敏度的ICCD/iSCMOS可以获得基团空间浓度分布信息及燃烧过程中的散射光谱。燃烧过程中,火焰光很强,激光脉冲打在火焰上,可以产生比火焰光更强的荧光信号,但是时间很短暂(ns);通过分析这些荧光的特性和变化来判断燃烧的状态;为了消除背景火焰光,拍摄到荧光信号,需要很短的曝光时间,一般是纳秒(ns)级别;ICCD/iSCMOS可以设置纳秒(ns)级别的门控,实现时间分辨的测量;在PLIF实验中,还要保证激光器和相机快门的同步,使荧光信号落到相机曝光时间区域内,才能拍到有效信号,排除背景光。
▲PLIF 图像OH LIF, CO LIF, reaction rate (RR), temperature (T),and mixturefraction (f)
最重要的信息通常是样品在燃烧过程中的浓度及其时空演变的确定。然而,在PLIF研究中可以确定等离子体内温度和压力的重要信息,并且当与粒子成像测速仪(PIV)相结合时,还可以确定速度和流体动力学。在等离子体中,特别是在燃烧研究中研究的典型类型包括OH、CH、NO、NH、CN、CO和O2自由基,以及原子和离子物种内的激发。这些物质通常是等离子体固有的,但在流体动力学研究中,具有良好荧光特性的示踪剂材料被添加到主流体材料中。
PLIF成像的另一个例子是在脉冲激光沉积(PLD)中。PLD用于通过产生等离子体在真空或背景气体环境中蒸发耐火材料(金属或陶瓷)。等离子体物质凝结在薄膜生长的基底上。作为优化薄膜生长和性能过程的一部分,研究人员对过程中不同物种的进化特别感兴趣,并将这些特性与薄膜的性能(如薄膜化学计量)联系起来。上图显示了不同延迟时间下膨胀等离子体的LIF图像。
PLIF还有一个主要应用领域是燃烧研究。流体动力学研究通常结合PLIF和PIV测量来表征火焰或羽流内的传输特性、湍流、温度、压力以及浓度。该技术的一些特定变体被称为OH-PLIF、CH-PLIF,双光子CO-PLIF和TR-PLIF。
▲PLIF设置的基本示意图
使用的激发激光器通常是脉冲式的并且可调谐的,其波长可以与样品内的光学跃迁的吸收很好地匹配。Quantel的Q-Scan调Q Nd:YAG泵浦染料激光器就很适合这种应用。
PLIF中成功测量的关键是能够在高帧率(>10Hz)下以高灵敏度和几百纳秒(ns)的短时间窗口测量图像。新型增强型sCMOS(ICMOS)相机是进行此类测量的理想产品,它提供了比传统ICCD更快的帧率、同步触发和门控功能,以及所需的高灵敏度。更快的帧率能够与更高重复频率的激光器匹配。与此功能相结合的是增强sCMOS相机能够按照许多PIV测量的要求,以高时间分辨率拍摄双图像。
▲PLIF系统现场图片(测试对象:酒精灯火焰)
特色栏目
丨关于我们About Us
更多详情:www.zolix.com.cn
欢迎咨询:010-56370168-696
邮箱:marketing@zolix.com.cn
04-19
全域感知,“育”见环博 | 谱育科技再赴上海环博会之约04-19 点击关注→
融合创新,质领未来 | 青源峰达“THz+ & IC+”双生态亮相2024第十七届中国科学仪器发展年会04-18 SHINE
近期热招职位 | 春暖花开之际,来和我们做同事吧04-18
来真的,揭秘药物销量榜“药王”诞生04-18
圆满收官丨慕尼黑俄罗斯分析生化展览会落下帷幕!奥谱天成创新成果闪耀全场04-18
BET系列新品即将发布!国仪量子邀您参加CIBF202404-18 CIQTEK
顺磁小课堂47期 | 操作EPR谱仪不能携带手机、银行卡、硬盘等磁性物体?04-18 CIQTEK
培训通知 | 国仪量子2024年第二期SEM线下应用培训班04-18 CIQTEK
【实验室动态】QD中国样机实验室引进M91快速霍尔测量仪,极低迁移率材料测量速度提升100倍!04-18 Dr. Shen
病原微生物测序方案,您想了解的都在这里04-18
探索生命之光,让每一次检测都清晰可见!04-18 aladiin
土壤/沉积物中的有机碳、无机碳及元素碳检测方案 | 德国元素04-18 德国元素
Moku时间间隔与频率分析仪发布!表征和控制系统应用的全面解决方案。04-18 圈内人都会关注
杂质溯源及清除率研究04-18 ACD/Labs
国际展会 | 鉴知技术探索俄罗斯实验室仪器展04-18 鉴知技术
拒绝网络谣言,守护清朗园区04-18 国产精密仪器厂家
【知识&好礼】 ATAC-seq(染色质开放性测序)速览04-17
【预告】让你的核酸检测精准高效04-17
橙达仪器受邀参加中国化学会第十八届全国有机合成化学学术研讨会04-17 Orienda