激光诱导荧光技术介绍课件.ppt

激光诱导荧光测量技术的介绍o激光诱导荧光(LIF)：Laser-induced fluorescenceoLaser：高能量，传播能量损失小oInduced：引起，触发oFluorescence：激光引发的一种信号，用于瞬态物质的测量，包含了很多信息什么是什么是LIFLIF方法进行检测的原理方法进行检测的原理LIF测量的突出优点测量的突出优点o高空间分辨：可达到微米量级；高空间分辨：可达到微米量级；o快速时间响应：时间分辨最高可达纳秒量级，可对自由基等瞬快速时间响应：时间分辨最高可达纳秒量级，可对自由基等瞬态物质寿命进行检测；态物质寿命进行检测；o高灵敏度：探测下限最高可达高灵敏度：探测下限最高可达106个粒子个粒子/cm3；；o干扰小：通过激光激发，而不涉及接触式的探针等器件，对等干扰小：通过激光激发，而不涉及接触式的探针等器件，对等离子体，燃烧等干扰相对较小离子体，燃烧等干扰相对较小o主动式检测：与被检测体系中电子密度（主动式检测：与被检测体系中电子密度（ne）、电子温度（）、电子温度（Te）关系不大，主要被测物种浓度相关）关系不大，主要被测物种浓度相关LIF系统硬件组成系统硬件组成LIF中的核心器件中的核心器件激光器（光源）激光器（光源）荧光检测器荧光检测器各部件相应功能各部件相应功能o光源：提供窄线宽稳定的脉冲激光；光源：提供窄线宽稳定的脉冲激光；o光学组件：光路调整，光路转换，过滤杂散光等作用；光学组件：光路调整，光路转换，过滤杂散光等作用；o荧光探测器：检测激光诱导荧光强度及分布；荧光探测器：检测激光诱导荧光强度及分布；o同步控制器：控制激光与探测器时序，以捕捉目标物种的荧光；同步控制器：控制激光与探测器时序，以捕捉目标物种的荧光；o采集软件：采集数据，并对数据进行处理；采集软件：采集数据，并对数据进行处理；o标定设备：对标定设备：对OH等自由基进行标定，获得绝对浓度等自由基进行标定，获得绝对浓度激光光源构成激光光源构成Nd:YAG激光器：掺钕钇化铝石榴石为工作物质，输出波长为激光器：掺钕钇化铝石榴石为工作物质，输出波长为1064nm的脉冲的脉冲泵浦激光器，通过倍频，三倍频可得到泵浦激光器，通过倍频，三倍频可得到532nm，，355nm激光激光染料激光器：通过染料将染料激光器：通过染料将Nd:YAG激光输出调到目标波长，或者目标波长的倍激光输出调到目标波长，或者目标波长的倍数数紫外扩展系统：将染料激光器输出频率翻倍，并对输出波长在小范围内跟踪紫外扩展系统：将染料激光器输出频率翻倍，并对输出波长在小范围内跟踪LIF的主要困难的主要困难o对于一些目前不常检测的物种，其荧光分离需要一对于一些目前不常检测的物种，其荧光分离需要一定的光谱基础定的光谱基础o对于浓度在对于浓度在ppm级以下的的物质荧光可能较弱级以下的的物质荧光可能较弱o对自由基的绝对浓度测量，需要仔细的标定对自由基的绝对浓度测量，需要仔细的标定o对染料激光器维护要求较高对染料激光器维护要求较高LIF在放电等离子领域的应用在放电等离子领域的应用oNO氧化过程的时空诊断氧化过程的时空诊断oOH，，O等自由基的浓度分布，生成优化等自由基的浓度分布，生成优化针板放电形式针板放电形式电晕放电针针放电形式针针放电形式LIF如何捕捉如何捕捉FluorescenceLIF火焰测量技术o通过光学的非接触的方法对火焰中的温度、组份及自由基进行测量是研究火焰燃烧机理重要手段，o目前能够测量：o温度o高浓度组份N2, O2, CH4, CO2, CO, H2, 和 H2Oo低浓度组份NO,O,OH,CO,CH etc.Raley, LamanRaley, LamanLIFLIF火焰结构湍流燃烧机理湍流－反应相互作用复杂反应流超音速火焰 etc.多相流及燃烧模型的验证多相流及燃烧模型的验证多相流及燃烧模型的验证多相流及燃烧模型的验证。