超高分辨差分吸收光谱技术测量火焰中OH自由基

介绍了超高分辨差分吸收光谱测量火焰中OH自由基的实验方法与结果分析.实验以准直氙灯作为光源;使用基长为20 m,反射次数176次,总光程为3 520m的怀特结构多次反射池扩展光程;使用光谱分辨率为3.3pm的超高分辨中阶梯光栅光谱仪作为光谱采集系统.该系统满足对OH自由基单根吸收谱线测量的需求.实验获得了OH自由基在3...     

基于差分光学吸收光谱方法的OH自由基定标系统研究

介绍了一种基于差分光学吸收光谱(DOAS)方法的OH自由基定标系统, 该系统可产生一定浓度的OH自由基并同时进行精确测量. 系统采用紫外灯185 nm光线分解水汽产生OH自由基, 利用500 W氙灯准直光作为光源; 使用基长1.25 m、反射次数60次、总光程75.0 m的多次反射池来增加OH自由基的吸收光程; 以超高分辨率中阶梯光栅光谱仪(最高分辨率3.3 pm)作为光谱采集系统对光谱信号进行采集, 采用DOAS测量方法获得OH自由基的浓度. 通过改变腔内水汽的浓度, 系统准确测量了5×10⁸-1.8×10¹⁰ molecules/cm³浓度范围的OH自由基. 分析了OH自由基测量过程中受到的吸收截面偏差、气压等因素影响, 得到系统总测量误差小于7.3%. 在实验的浓度范围内, 系统可用于大气OH自由基气体扩张激光诱导荧光测量技术的定标.     

激光诱导预分离荧光法窄带及宽带测温实验研究

介绍了激光诱导预分离荧光法测温的原理及实验结果。利用可调谐KrF准分子激光器 ,在常压甲烷 空气火焰内测得了OH自由基的系列荧光谱 ;并对它们的谱线结构进行了分析 ;给出了利用窄带激光和宽带激光两种不同激励条件下测量的温度值。通过选择适当的激励线及激光能量 ,减去背景噪声等途径 ,使两种方法的测量精度均高于 3 %。     

激光诱导顶分离荧光法窄带及宽带测温实验研究

介绍了激光诱导预分离荧光法测温的原理及实验结果。利用可调谐KrF准分子激光器,在常压甲烷－空气火焰内测得了OH自由基的系列荧光谱;并对它们的谱线结构进行了分析;给出了利用窄带激光和宽带激光两种不同激励条件下测量的温度值。通过选择适当的激励及激光能量,减去背景噪声等途径,使两种方法的测量精度均高于3％。     

C-C转移放电泵浦XeCl准分子激光器能量沉积特性的分析

本文报道了一台使用UV自动预电离,C-C转移放电泵浦的XeCl准分子激光器,并且以激光器放电信号和输出激光信号的同时测量结果为依据,分析了激光器放电的能量沉积过程.可为设计同类型准分子激光器提供一些参考数据.     

燃烧产物组成激光诱导荧光光谱的测量

对激光诱导荧光（LIF）光谱技术在燃烧过程中的应用进行研究，介绍测量燃烧过程中常见自由基OH和NO的LIF光谱的实验方案，以及采用激光诱导荧光光谱技术测量小分子荧光光谱的方法，利用YAG激光器、染料激光器、CO2激光器、光谱仪、ICCD等设备对燃烧产物中常见小分子自由基OH和NO进行了测量，从实验中得到了自由基OH和NO的荧光光谱。实验结果表明，荧光光谱与激发波长无关，但是激发波长改变后，荧光强度因离开最佳波长而有所下降，这符合分子荧光光谱的特征。与其他光谱技术相比，激光诱导荧光光谱技术具有极高的选择性和灵敏度。     

大气压射流等离子体中O及OH自由基的发射光谱在线诊断

OH自由基及氧原子在大气化学、表面处理及化学污染物分解等方面有着重要的作用。利用发射光谱技术在线测量了大气压射流等离子体中OH自由基紫外波段与O自由基777,844 nm波段的发射光谱。研究了OH自由基与氧原子光谱强度随放电功率及放电体系中所加入的氧浓度的变化。将实验测得的OH自由基光谱图与用Lifbase数据库模拟光谱图进行比较,估算了OH自由基的转动温度。结果表明:OH自由基的转动温度随放电功率的增加而增加,随工作气体流速的增加而减小。     

基于紫外可调谐激光吸收光谱技术的甲烷/空气平面预混火焰温度测量研究

火焰温度是燃烧领域最重要的宏观物理量之一,使用紫外可调谐激光吸收光谱技术,以火焰中的OH自由基作为测量对象对甲烷/空气平面预混火焰进行了温度测量。首先使用平面激光诱导荧光(PLIF)技术对甲烷/空气平面预混火焰不同燃烧工况条件下火焰中的OH基分布进行了测量,选取火焰中OH基分布均匀工况进行了紫外吸收光谱温度测量。通过LIFBASE仿真计算,综合考虑温度测量灵敏度、测量信噪比等因素,选择OH基A-X(0,0)吸收带中的P_1(2)和Q_1(8)两支谱线作为被测跃迁。测量时使用Nd∶YAG激光器泵浦染料激光器,经倍频后输出308~311nm紫外可调谐激光。通过染料激光器以0.4pm为步长进行激光波长调谐,分别扫描获得两条吸收谱线的吸收峰线型。对实验数据进行voigt拟合后,通过计算两条谱线的积分吸收值之比,获得了平面预混火焰中的温度信息。分别测量了燃烧器表面不同水平位置与燃烧器中心不同高度处的火焰温度。测量结果与文献报道的采用同样结构燃烧器,通过其他光谱技术获得的测量结果进行了横向对比。在OH基浓度较高的火焰锋面区域测温结果吻合度较高,验证了该技术测量结果的可信度。由于其测量对象与双线OH-PLIF测温的一致性,该技术未来可作为局部温度测量方法,进一步应用于对双线PLIF等二维火焰温度空间分布测量结果的标定当中。     

XeCl准分子激光的超精细光谱结构

本文通过振动-旋转耦合的旋转谱线计算,解释了XeCl准分子激光的超精细光谱结构.计算结果与实验很好地符合.     

基于超连续光源的InGaAs探测器相对光谱响应度定标技术

InGaAs光电探测器是近红外波段重要的光探测器件之一,具有高量子效率、低暗电流、宽带宽等特性,被广泛应用于光电测量、光通信及遥感等领域中。基于超连续白光激光器与双单色仪的光谱比较装置,利用标准InGaAs陷阱探测器对平面InGaAs探测器在900 nm～1600 nm波段进行了相对光谱响应度的定标,并与利用钨灯作为光源的响应度定标结果进行了比较。两种光源条件下,光谱响应度在900 nm～1600 nm波段最大相对差值小于0.2%,取得了较好的一致性。超连续光源的测量重复性最大值小于0.06%,远小于使用卤钨灯的测量重复性1%,降低了因测量重复性贡献的不确定度分量,验证了超连续激光器在探测器相对光谱响应度定标中的可行性。此外,还对被定标的平面探测器光谱响应度结果进行了测量不确定度分析。     

电子束泵浦XeCl准分子激光器及应用

为了获得高能紫外激光输出,开展了电子束泵浦XeCl准分子激光技术研究。详细介绍了四向电子束泵浦准分子激光装置的工作原理和结构特征,简述Marx发生器的放电电压、放电电流,激光气室中的沉积能量,激光脉冲能量、脉宽等参数的测量方法;研究了电子束泵浦XeCl准分子激光输出特性,得到了激光脉冲能量随激光气室内混合气体气压变化的规律,当激光器的充电电压为81kV时,获得了能量100J、脉宽200ns的XeCl准分子激光输出,其本征效率约为3.2%。并且开展了XeCl准分子激光辐照涂层材料力学特性研究,采用微型红外通光冲量探头测量不同条件下激光辐照涂层材料的冲量耦合系数,在常压空气环境中的冲量耦合系数约为8.32×10-5 N·W-1。     

Saturated 2D-LIF of OH and 2D determination of effective collisional lifetimes in atmospheric pressure flames

Saturation of two-dimensional laser-induced fluorescence is demonstrated using the coincidence between the strong 0–0 vibrational transition of OH around 308 nm and the emission of a tunable XeCl excimer laser. The 2D images were insensitive to variations in the laser power, implying reduced sensitivity to quenching processes. The ratio of the 2D images in the linear and saturated regimes show two-dimensional variations in the saturation intensity. Since saturation intensity is proportional to the quenching rate, this novel method allows one to check for variations in collisional lifetimes across the flame.     

A double-beam UV-laser differential absorption method for monitoring tropospheric trace gases

A method is described which uses the differential absorption of a narrow-band tunable ultra-violet laser for integrated measurements of tropospheric trace gas concentrations over a path length of 12.8 km, at near ground level. A XeCl excimer laser serves as a reference beam to compensate for turbulence-induced intensity losses. After suitable statistical averaging the method is capable of detecting differential absorptions as low as 10^-4, enabling the simultaneous detection of SO₂, CH₂O and of OH radicals around 308 nm.     

短谐振腔准分子激光输出的脉冲特性研究

用腔长为7.5cm～20cm的紫外光预电离Blumlein横向放电泵浦XeCl准分子激光器可产生半宽为1.8ns～5ns的短脉冲输出。速率方程的计算机模拟所给出的激光振荡初始尖峰和实验结果做了比较。     

Ultrafine structure spectrum of XeCl excimer laser

The computation of the rotational lines based on the coupling of vibration and rotation of XeCl excimer was introduced to explain the ultrafine structure spectrum of XeCl excimer laser. The calculated results are in good agreement with that of the experiment.     

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利用时空分辨的测量技术,测定了XeCl紫外激光烧蚀金属Cu消融粒子的发射光谱随时间与空间的强度分布。通过在不同的氢气压强下拍摄到的XeCl308nm紫外激光烧蚀金属Cu消融粒子的发光羽照片,发现激光消融粒子发光羽的颜色在不同区域有不同的颜色,不同区域的发光羽颜色随环境气压的改变而变化。随环境气压的增大,发光羽不仅逐渐变小,而且逐渐变淡。对激光消融粒子发光羽的机理进行了探讨,激光消融粒子发光羽的发光动力学模式在不同区域有不同的发光模式,且随环境气压的变化而改变。定性地解释了所观察的实验现象。     

Comparison of characteristics of an x-ray preionized XeCl laser, pumped by water transmission line and low inductance capacitor bank

With a high uniformity of x-ray preionization, a long pulse duration and a high specific energy (9 J l^-1), an XeCl excimer laser output has been obtained by using a compact low inductance capacitor bank as the laser excitation circuit. The superior features of the low inductance capacitor bank (LICB) compared to the water transmission line (WTL) are attractive for repetitively pulsed XeCl excimer lasers.     

强流电子束泵浦XeCl准分子激光动力学模型

强流电子束泵浦XeCl准分子激光动力学模型由三部分组成,即电子束能量沉积的计算;电子温度、电子反应速率的计算和化学/激光动力学。这个模型可以准确地预报小信号增益、吸收等激光特征量的时间变化规律。 该模型是在文献[1]、[2]、[3]报导的动力学模型的基础上提出的。采用四阶龙格_库塔法在VAX—11/780机器上进行数值求解。 计算给出XeCl准分子激光反应过程中各种粒子浓度、小信号增益、吸收、输出光强、激发速率以及平均电子能量随时间的变化规律。计算结果表明本征效率是激发速率,电流密度和工作气体(Ne/Xe/HCl)的各分压比的函数。 该模型可为高功率准分子激光器的研制提供设计参数和最佳实验条件。     

Performance of optical fibers for transmission of high-peak-power XeCl excimer laser pulses

The simple and efficient fiber delivery of 5-ns pulses from a XeCl excimer laser operating at a wavelength of 308 nm is demonstrated. The coupling scheme uses all of the output energy of the XeCl excimer laser and benefits from a simple and easy-to-adjust fiber coupling. Experiments on the 308-nm fiber delivery for more than 2.5 million laser pulses of 8-ns pulse width (FWHM) and up to 8-mJ stabilized pulse energy are performed. The long-time pulsed UV laser transmission is found to be different for individual samples of optical fibers that perform very similarly in low-intensity UV light applications. For applications with strict demands on the long-time stability, a critical evaluation of the fiber performance with the 308-nm laser under operating conditions is necessary. Measurements between 1 and 200 Hz show a negligible dependence of the fiber delivery performance on the repetition rate of the transmitted laser pulses. PACS 42.55.Lt; 42.81.Cn; 07.69.Vg