激光诱导荧光寿命及其测量
激光诱导荧光法用于内燃机燃烧可视化的研究进展
R esearch Progress of Cooling System for Modern V ehicle Engine CH EN G Xiao 2bei ,Pan Li ,J V Hong 2ling (School of Energy &Power Engineering ,Huazhong University of Science &Technology ,Wuhan 430074,China ) Abstract :The development status ,influencing factors and existing problems of cooling system were briefly analyzed ,and the f ront design concept and research method like the intelligent electronic 2controlled coolin g ,precise cooling ,split cooling ,air 2side flow and vehicle thermal management for engine cooling system were also introduced.The hig h efficiency and low consumption realized with modern engine cooling system were discussed ,it was pointed out that the integration of precise cooling and split cooling with electronic 2controlled elements was the feasible method ,and the vehicle thermal management would be the main method to improve the cooling performance entirely. K ey w ords :automobile engine ;cooling system ;intelligent control ;thermal management ;prediction of development trend [编辑:潘丽丽] 收稿日期:2007210218;修回日期:2008201211 作者简介:马 骁(1983— ),男,四川省荥经市人,在读博士,主要研究方向为内燃机燃烧的激光诊断;max @https://www.docsj.com/doc/0b7056213.html, 。激光诱导荧光法用于内燃机燃烧可视化的研究进展 马 骁,何 旭,王建昕 (清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084) 摘要:阐述了激光诱导荧光法用于内燃机可视化的基本原理。结合研究实例中典型的试验装置重点介绍了激光诱导荧光法在内燃机可视化研究中的应用情况,包括燃烧组分和温度场的激光诱导荧光测量、高度挥发性燃料的喷雾与混合气形成的平面激光诱导荧光法测量以及内燃机喷雾中气液两相的复合激光诱导荧光测量。 关键词:内燃机;激光诱导荧光;可视化;混合气形成;喷雾 中图分类号:T K464 文献标志码:A 文章编号:100122222(2008)0120007207 近年来控制汽车尾气排放和燃油经济性的法规 日益严格,对内燃机的研发,尤其是在缸内混合气组织、燃烧控制方面提出了更高的要求。可视化技术能够直观地提供缸内混合气形成和燃烧状态的信息,,因而可视化研究作为内燃机基础研究的重要一环一直受到国内外内燃机界的重视。 以激光诱导荧光(L IF )法为代表的现代光学诊断方法用于内燃机可视化技术是近年来的研究热点。L IF 法可以以非侵入的形式定量测量主要污染物及中间产物浓度分布、流场温度、混合气浓度分布等参数,采用不同的试验装置可以进行单点、一维、二维及准三维的测量[1],是一种灵活而有效的测试手段。随着激光器、增强型电荷耦合器件(ICCD )及光电倍增管等技术的不断发展,L IF 法正被更多的 研究者用于内燃机可视化研究。 1 L IF 法的基本原理 当激光光子的能量(表征为波长λ)符合分子特 定两个能级之间能量间隔时,受照射分子可以吸收光子从基态跃迁至高能态。由于处于高能态的分子不稳定,故在一定时间内受激分子将通过辐射和非辐射的方式释放能量返回基态,在此过程中分子的自发辐射发光称为荧光。荧光的特性随荧光物质的种类、环境温度、压力以及周围物质氛围的不同而呈现出较大的差异[2]。在满足一定条件时,通过荧光的强度可以得到包括浓度、温度、组分在内的多种物理参数。 在用L IF 法进行内燃机可视化研究中,作为观察对象的受激分子通常是以NO 为代表的燃烧产物 第1期(总第173期)2008年2月车 用 发 动 机V EHICL E EN GIN E No.1(Serial No.173) Feb.2008
激光诱导荧光LIF
LIF测量原理 一、光致发光物理基础 发光可以定义为原子或分子从激发态到较低能态经历的辐射发射过程。如果激发态是通过吸收入射辐射产生的，那么源于这种激发态的发射就称为光致发光。 1. 分子轨道理论 根据分子轨道理论，两个原子轨道结合时既可以形成成键分子轨道（bonding molecular orbit），又可以形成反键分子轨道（anti-bonding molecular orbit）。基态时分子中的电子占据成键轨道，有机分子中原子间电子云以头碰头形式形成的单键分子轨道叫做σ轨道，相应的电子叫σ电子；肩并肩形式形成的分子轨道叫π轨道，相应的电子叫π电子。相应的反键轨道分别用σ*和π*表示。另外还有很多物质还含有非键轨道（non-bonding electron），即未共用电子或孤电子对，用n表示。当吸收一定能量后，一定能级之间的电子可发生下图所示的四种跃迁：σ->σ*、n->σ*、n->π*、π->π*。 σ* 反键轨道 π* 反键轨道 n 非键轨道 π成键轨道 σ成键轨道 分子轨道及电子能级跃迁 2. 单线态和三线态 电子的自旋状态可以用自旋多重度表示，对于基态的原子，对于一个给定轨道中的两个电子，必定具有相反的自旋方向，因此自旋多重度总等于1，称为单线态；当一个电子被激发到能量较高的电子态时，激发态可能是单线态，也可能是三线态。从单线态激发称为三线态的概率是相当低的，较单线态要低若干个数量级，三线态的寿命比单线态长得多。 3 激发光谱和发射光谱 荧光现象属于光致发光，涉用到两种辐射，即激发光（吸收）和发射光，因而也都具有两种特征光谱，即激发光谱和发射光谱。这是荧光定性和定量分析的基本参数及依据。 1）激发光谱 通过测量荧光体的发光通量（即强度）随激发光波长的变化而获得的光谱，称为激发光谱。激发光谱的具体测绘方法，是通过扫描激发单色器，使不同波长的入射光照射激发荧光体，发出的荧光通过固定
激光诱导荧光_LIF_技术在生物学领域中的应用与发展_高雪松
激光诱导荧光!!"#"技术在生物学领域中 的应用与发展 高雪松余小敏 !!"北京理工大学信息科学技术学院#北京!#$$%$$ &"亚洲光学集团!杭州"科技开发有限公司#杭州’!$$$%" %摘要&概述了激光诱导荧光!()*"技术在生物学中的应用及其进展’给出了()*技术分类及其应用领域#并介绍了()*技术在探测化学毒气和生物战剂方面的应用以及各国对生物战剂的防护手段’ 关键词(激光诱导荧光$生物医学应用$化学毒气$生物战剂$探测 中图分类号(+,’ ())*+",#+-./-01,/234.56"257*6-32/"2."281479+.:+-*-;<,.54#/=2>2*-)?2.# !"#$%&’()*+,-$./)’0.* !123*4)50/6.)*78.&*8&9:&8;*)<)+=>)<<&+&?@&.A.*+-*.B&5(.6=)478.&*8&9:&8;*)<)+=C@&.A.*+1DDDEDC>;.*/F GH78.&*8&9:&8;*)<)+=I&B&<)J0&*6>)H K6LHC"(./#J6.8/;.*/P (@/#3,"#A#*L&(85.Q.*+6;&/JJ<.8/6.)*()4
激光诱导荧光检测技术简介
荧光分析法 原理：根据物质分子吸收光谱和荧光光谱能级跃迁机理，具有吸收光子能力的 物质在特定波长光（如紫外光）照射下可在瞬间发射出比激发光波长长的光，即荧光。荧光强度与物质浓度的关系可表示为：I=kC，因此紫外荧光光强I与样气的浓度C成线性关系。这是紫外荧光法进行定量检测的重要依据。 两种测定方法： 直接测定法:利用物质自身发射的荧光进行测定分析。 间接测定法：由于有些物质本身不发射荧光（或荧光很弱），这就需要把不发射荧光的物质转化成能发射荧光的物质。例如用某些试剂（如荧光染料），使其与不发射荧光的物质生成络合物，这种络合物能发射荧光，再进行测定。因此荧光试剂的使用，对一些原来不发荧光的无机物质和有机物质进行荧光分析打开了大门，扩展了分析的范围。 不管是直接测定，还是间接测定，一般的采用标准工作曲线法，取各种已知量的荧光物质，配成一系列的标准溶液，测定出这些标准溶液的荧光强度，然后给出荧光强度对标准溶液的浓度的工作曲线。在同样的仪器条件下，测定未知样品的荧光强度，然后从标准工作曲线上查出未知样品的浓度（即含量）。 一般常用的荧光分析仪器有：目测荧光仪（荧光分析灯），荧光光度计和荧光分光光度计三种。 荧光分析是一种先进的分析方法，它比电子探针法、质谱法、光谱法、极谱法等都应用的较广泛和普及，这同荧光分析具有很多优点分不开的。荧光分析所用的设备较简单，如目测荧光仪和荧光光度计构造非常简单完全可以自己制造。比起质谱仪、极谱仪和电子探针仪来它在造价上要便宜很多倍，而且荧光分析的最大特点是：分析灵敏度高、选择性强和使用简便。同时具备这三大特点的仪器并不多. 激光诱导荧光分析（LIF） 激光的特点：亮度高，方向性好，单色性好，相干性好 仪器组成：与普通的荧光检测器一样，激光诱导荧光检测器主要由光源、光学系统、检测池和光检测元件组成，两者最重要的区别是激光诱导荧光检测器的光源是激光器。 激光器：激光器是激光诱导荧光检测器的重要组成部分，用脉冲激光为光源，采用时间分辨技术可消除瑞利散射光（半径比光或其他电磁辐射的波长小很多的微小颗粒对入射光束的散射）和拉曼散射光（光波在被散射后频率发生变化）对测定的干扰，同时增加被测成分之间测定的选择性。以上这些特性使激光诱导荧光检测器的信噪比大大增强，显示出最高的灵敏度和较好的选择性。
激光诱导荧光产生的原理讲解
激光诱导荧光产生的原理 由荧光的发光原理可知，分子荧光光谱与激发光源的波长无关，只与荧光物质本身的能级结构有关，所以，可以根据荧光谱线对荧光物质进行定性分析鉴别。照射光越强，被激发到激发态的分子数越多，因而产生的荧光强度越强，测量时灵敏度越高。一般由激光诱导荧光测量物质的特性比由一般光源诱导荧光所测的灵敏度提高2-10倍。当紫外光或波长较短的可见光照射到某些物质时，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当光源停止照射 由荧光的发光原理可知，分子荧光光谱与激发光源的波长无关，只与荧光物质本身的能级结构有关，所以，可以根据荧光谱线对荧光物质进行定性分析鉴别。照射光越强，被激发到激发态的分子数越多，因而产生的荧光强度越强，测量时灵敏度越高。一般由激光诱导荧光测量物质的特性比由一般光源诱导荧光所测的灵敏度提高2-10倍。 当紫外光或波长较短的可见光照射到某些物质时，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的可见光，而当光源停止照射时，这种光线随之消失。这种在激发光诱导下产生的光称为荧光，能发出荧光的物质称为荧光物质。 荧光分光光度计基本结构 1. 样品室：通常由石英池(液体样品用)或固体样品架(粉末或片状样品)组成。测量液体时，光源与检测器成直角安排；测量固体时，光源与检测器成锐角安排。 2．激发单色器：置于光源和样品室之间的为激发单色器或第一单色器，筛选出特定的激发光谱。 3．发射单色器：置于样品室和检测器之间的为发射单色器或第二单色器，常采用光栅为单色器。筛选出特定的发射光谱。 4．光源：为高压汞蒸气灯或氙弧灯，后者能发射出强度较大的连续光谱，且在300nm～400nm 范围内强度几乎相等，故较常用。 5．检测器：一般用光电管或光电倍增管作检测器。可将光信号放大并转为电信号。 分子的吸收光谱和产生荧光的机制：当物质分子吸收某些特征频率的光子以后，可由基态跃迁至第一或第二电子激发态中各个不同振动能级和各个不同转动能级。处于激发态的分子通过无辐射弛豫（例如，与其它分子碰撞过程中消耗能量，或者，对分子组织而言，诱发光化反应而消耗能量等）降落至第一电子激发态的最低振动能级，然后再由这个最低振动能级以辐射弛豫的形式跃迁到基态中各个不同的振动能级，发出分子荧光。然后再无辐射弛豫至基态中最