[發(fā)明專利]一種利用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711106099.3
• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107941662B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐淮良;臧宏偉;李賀龍
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉世純

1.一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，所述裝置包括飛秒激光放大器(1)、二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介質(zhì)膜高反射鏡(4)、二分之一波片Ⅱ(5)、平凸透鏡(6)、酒精燈(7)、三維精密位移平臺(8)、雙凸透鏡(9)及配有增強(qiáng)電荷耦合器件的光柵光譜儀(10)；其中，飛秒激光放大器(1)輸出的激光依次經(jīng)過豎直放置的二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介質(zhì)膜高反射鏡(4)、二分之一波片Ⅱ(5)及平凸透鏡(6)后，在平凸透鏡(6)后形成飛秒激光光絲；三維精密位移平臺(8)放置于平凸透鏡(6)的焦點(diǎn)位置范圍內(nèi)，酒精燈(7)放置在三維精密位移平臺(8)上，三維精密位移平臺(8)的三維方向上均采用手動調(diào)節(jié)；在激光傳播方向的垂直方向上放置雙凸透鏡(9)，雙凸透鏡(9)與飛秒激光光絲的垂直距離為雙凸透鏡(9)的二倍焦距，配有增強(qiáng)電荷耦合器件的光柵光譜儀(10)的狹縫與雙凸透鏡(9)的垂直距離為雙凸透鏡(9)的二倍焦距，從而構(gòu)成2f-2f成像系統(tǒng)；所述方法其具體步驟如下：

(1)、將燃料填充到的酒精燈中，體積為酒精燈容積的三分之二，將酒精燈放置在三維精密位移平臺上；

(2)、將飛秒激光放大器的重復(fù)頻率調(diào)節(jié)為1Hz-1000Hz，通過旋轉(zhuǎn)二分之一波片Ⅰ2并使用功率計測試激光功率，調(diào)整飛秒激光放大器的單脈沖能量為0.5mJ-4.0mJ；

(3)、飛秒激光放大器產(chǎn)生的飛秒激光依次經(jīng)過豎直放置二分之一波片Ⅰ、偏振片、介質(zhì)膜高反射鏡、二分之一波片Ⅱ及平凸透鏡后形成飛秒激光光絲，通過調(diào)節(jié)三維移動平臺調(diào)節(jié)酒精燈位置，使其燈芯處于光絲的正下方，垂直距離為5mm-40mm；

(4)、點(diǎn)燃酒精燈，光絲在火焰內(nèi)部產(chǎn)生三次諧波，在側(cè)向雙凸透鏡處收集經(jīng)火焰內(nèi)顆粒物散射的三次諧波至配有增強(qiáng)電荷耦合器件的光柵光譜儀的狹縫中，進(jìn)行火焰內(nèi)顆粒物散射的三次諧波光譜的采集。

2.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，步驟(1)所述的酒精燈的容積為150ml-200ml，高度為8mm-10mm；所述的配有增強(qiáng)電荷耦合器件的光柵光譜儀的增強(qiáng)電荷耦合器件的門延遲為-5ns-2ns，門寬為5ns-30ns。

3.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，所述的飛秒激光放大器系統(tǒng)(1)為帶有振蕩器的飛秒激光放大器，其工作中心波長為800nm，脈沖寬度為35fs-200fs，重復(fù)頻率為1Hz-1000 Hz，單脈沖能量為0.5mJ-4.0mJ。

4.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，所述的二分之一波片Ⅰ(2)和二分之一波片Ⅱ(5)的通光孔徑均為25.4mm-38.1mm，工作波長為680nm-1100nm。

5.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，所述的偏振片(3)為布儒斯特鏡片，可以在滿足特定角度入射后，所使用的反射光束均為豎直線偏振光。

6.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，所述的平凸透鏡(6)的焦距為50cm-200cm。

7.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，所述的三維精密位移平臺(8)的調(diào)節(jié)距離為0.05mm-50.00mm。

8.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，所述的雙凸透鏡(9)為焦距為5cm-20cm，材質(zhì)為石英玻璃。

9.如權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用強(qiáng)場激光檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的裝置檢測火焰內(nèi)顆粒物分布的方法，其特征在于，所述的配有增強(qiáng)電荷耦合器件的光柵光譜儀(10)的型號為Andor Shamrock，增強(qiáng)電荷耦合器件的型號為Andor iStar。