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LIF激光诱导荧光光谱仪

发布时间:2021-03-15 09:18:00         点击:234

       LIF: Laser Induced Fluorescence激光诱导荧光是一种可视化的、非接触式的激光测量方法。由于激光本身良好的选择性,利用某些物质分子或原子在激光照射下能激发荧光的特性,可将LIF广泛应用到力学上的流动显示及颗粒浓度、压力、温度等物理参数的测量。


       让一束激光通过检测区域,调节激光波长,当激光光子的能量(与激光的波长相关)等于检测区域某种组分分子的某两个特定能级之间的能量之差时,该分子会吸取光子能量跃迁至高能态。

        处于高能态的分子不稳定,在一定时间内它会从高能态返回到基态。在此过程中,分子会通过自发辐射释放能量发光而产生荧光,这就是激光诱导荧光。用CCD相机等图像采集工具记录下随流体一起流动的荧光物质的荧光,从而可实现对复杂流场的可视化。

LIF激光诱导荧光光谱仪原理

        实际应用中,从荧光的分布,可以探测粒子的种类;从荧光的强弱,可得知粒子的浓度以及温度;利用其空间分辨性还可以测量粒子的浓度场、温度场。

        激光束聚焦到被测流体,产生的荧光通过色散器件(单色、多色光谱仪),然后荧光被检测器接收转换为电信号。

LIF的硬件系统有:

(1)激励源:由激光器和光屏(通常为一组球面或柱面透镜)组成;

(2)检测系统:包括像差修正成像透镜和数码成像微光摄影机;

(3)高速分析系统:即图像分析处理机,可事后、实时处理图像。

        光源:提供窄线宽稳定的脉冲激光,激光器(1,2;光学组件:光路调整,光路转换,过滤杂散光等作用(3,4,5,6) ;荧光探测器:检测激光诱导荧光的强度及分布,并转换为电信号(8,9,11,12) ;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;采集App:采集数据,并对数据进行处理;

       该技术的关键是选择合适的物质与特定波长的激光光源相匹配,以产生足够强度的荧光信号为探测器所接收。目前作为示踪粒子的有氢氧根(OH)、碳氢根(HC) 、一氧化碳(Co)、氧分子(o)、氧原子(o)、丁二酮分子等。

用于液体的流场显示时需要加入荧光染料。不同物质需和不同波长的激光器相配合。

 

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