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LIF激光誘導熒光光譜儀

發(fā)布時間:2021-03-15 09:18:00         點擊:7775

       LIF: Laser Induced Fluorescence激光誘導熒光是一種可視化的、非接觸式的激光測量方法。由于激光本身良好的選擇性,利用某些物質分子或原子在激光照射下能激發(fā)熒光的特性,可將LIF廣泛應用到力學上的流動顯示及顆粒濃度、壓力、溫度等物理參數(shù)的測量。


       讓一束激光通過檢測區(qū)域,調節(jié)激光波長,當激光光子的能量(與激光的波長相關)等于檢測區(qū)域某種組分分子的某兩個特定能級之間的能量之差時,該分子會吸收光子能量躍遷至高能態(tài)。

        處于高能態(tài)的分子不穩(wěn)定,在一定時間內它會從高能態(tài)返回到基態(tài)。在此過程中,分子會通過自發(fā)輻射釋放能量發(fā)光而產生熒光,這就是激光誘導熒光。用CCD相機等圖像采集工具記錄下隨流體一起流動的熒光物質的熒光,從而可實現(xiàn)對復雜流場的可視化。

LIF激光誘導熒光光譜儀原理

        實際應用中,從熒光的分布,可以探測粒子的種類;從熒光的強弱,可得知粒子的濃度以及溫度;利用其空間分辨性還可以測量粒子的濃度場、溫度場。

        激光束聚焦到被測流體,產生的熒光通過色散器件(單色、多色光譜儀),然后熒光被檢測器接收轉換為電信號。

LIF的硬件系統(tǒng)有:

(1)激勵源:由激光器和光屏(通常為一組球面或柱面透鏡)組成;

(2)檢測系統(tǒng):包括像差修正成像透鏡和數(shù)碼成像微光攝影機;

(3)高速分析系統(tǒng):即圖像分析處理機,可事后、實時處理圖像。

        光源:提供窄線寬穩(wěn)定的脈沖激光,激光器(1,2;光學組件:光路調整,光路轉換,過濾雜散光等作用(3,4,5,6) ;熒光探測器:檢測激光誘導熒光的強度及分布,并轉換為電信號(8,9,11,12) ;同步控制器:控制激光與探測器時序,以捕捉目標物種的熒光;采集軟件:采集數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進行處理;

       該技術的關鍵是選擇合適的物質與特定波長的激光光源相匹配,以產生足夠強度的熒光信號為探測器所接收。目前作為示蹤粒子的有氫氧根(OH)、碳氫根(HC) 、一氧化碳(Co)、氧分子(o)、氧原子(o)、丁二酮分子等。

用于液體的流場顯示時需要加入熒光染料。不同物質需和不同波長的激光器相配合。

 

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