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LIF（Laser Induced Fluorescence） 與PLIF（Planar Laser Induced Fluorescence） 是一種廣泛用于液態(tài)、氣態(tài)等物質(zhì)燃燒場中各種組分濃度與溫度場分析的重要分析方法，由于它是采用光學(xué)非接觸式測量，同時又具有很高的靈敏度以及時間與空間分辨率，因此很受廣大科研人員的歡迎。
LIF&PLIF診斷系統(tǒng)詳細(xì)介紹目前，LIF以及PLIF的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：
過程工程學(xué)：例如攪拌器的混合，加熱以及冷卻系統(tǒng)
生物醫(yī)藥工程學(xué)
流體力學(xué)：擾動混合，熱傳遞模型，燃燒，噴射，激波管等
LIF與PLIF目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于上述實驗過程中的原子與分子相關(guān)參數(shù)例如溫度與濃度測量中。原子類粒子的檢測被稱為LEAF（Laser Excited Atomic Fluorescence），這部分粒子可以直接測量，例如燃燒過程中的很多自由基以及粒子都可以通過LIF與PLIF的方法進(jìn)行直接測量。但是若實驗過程本身并不包含有可以通過LIF與PLIF直接激發(fā)的粒子，則必須通過加入示蹤粒子的辦法進(jìn)行成像測量。
LIF與PLIF系統(tǒng)主要具有如下的應(yīng)用特點：
非接觸式測量
可以精確且定量的對溫度場以及濃度場進(jìn)行測量
可以與速度測量結(jié)合在一起，待測系統(tǒng)的傳輸特性（例如紊流擴散系統(tǒng)）可以同時得到

圖1. PLIF/LIF實驗系統(tǒng)示意圖
對于經(jīng)典的PLIF與LIF系統(tǒng)來說，整套系統(tǒng)的基本配置如下：
1.激光源系統(tǒng)：可以根據(jù)測試對象的不同，選擇不同的輸出波長與能量；
2.柱面晶體：用于把激光變成可以用于PLIF系統(tǒng)的片狀光；
3.示蹤粒子：一般常用的示蹤粒子包括若丹明6G（濃度測量），若丹明B（用于溫度測量）以及磷酸二氫鈉熒光粉（用于溫度或者濃度測量）；
4.測系統(tǒng)：根據(jù)要求可以采用合適的ICCD，進(jìn)行適當(dāng)?shù)难舆t后得到特定時刻的熒光信息；同時還可以加上光譜儀等設(shè)備，進(jìn)行光譜分析，以便得到更豐富的信息；
5.時序控制裝置：對整個實驗的時序進(jìn)行控制；
6.附屬設(shè)備：附屬設(shè)備主要包括用于搭建光路所必須采用的光學(xué)平臺，光具座，調(diào)整架以及反射鏡等光學(xué)配件；
7.數(shù)據(jù)采集與分析軟件：可以對溫度以及濃度場進(jìn)行分析研究。
 
由先鋒科技、北京卓立漢光儀器有限公司與中國科技大學(xué)科研人員歷經(jīng)多年共同研制開發(fā)的LIF與PLIF診斷系統(tǒng)，致力于為國內(nèi)廣大的LIF與PLIF相關(guān)研究人員提供一套完善的LIF與PLIF系統(tǒng)分析工具。
為了達(dá)到好的分析效果，此系統(tǒng)內(nèi)的硬件配置，全部采用全世界最頂尖的相關(guān)產(chǎn)品，同時又集成了中國科技大學(xué)科研人員十幾年的研究經(jīng)驗以及其根據(jù)實際使用體會編制的數(shù)據(jù)采集與分析軟件，可以針對用戶所提出的要求提出最佳的解決方案。
本套系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)如下：
*激發(fā)波長：220-780nm連續(xù)可調(diào)，可以根據(jù)要求延展到200-4500nm
*線寬：0.8cm-1，可以根據(jù)要求最窄可以達(dá)到0.05cm-1
*單脈沖能量：110mJ@560nm
*柱面鏡：50mm
*球形聚焦透鏡：焦距500mm
*片光厚度：0.1-0.3mm
*光斑直徑：3-6mm
*重復(fù)頻率：10Hz
*影像最短采集時間：2ns
*延時范圍：0-2000s
*延遲通道：4通道，可根據(jù)要求延展到8通道
*ICCD芯片結(jié)構(gòu)：1024*1024
*ICCD像素大小：13um*13um
*像增強器直徑尺寸：18mm，可根據(jù)要求更換為25mm
*動態(tài)范圍：16bit
*光譜采集范圍：200-875nm，可根據(jù)要求擴展到920nm
*讀出速度：1MHz
*軟件自動對溫度以及濃度場進(jìn)行分析
此套系統(tǒng)可以提供如下您需要的信息：
*OH、CH等眾多基團(tuán)的濃度分布測試
*燃燒場的溫度場測試

圖2 正激波溫度測量結(jié)果（激波自左至右，2% NO示蹤劑，馬赫數(shù)2.6）

 

激波在75度的斜劈上的規(guī)則反射： 實驗條件：P4=103 kPa，P1=4.0 kPa 馬赫數(shù)：2.6

圖3激波在斜劈規(guī)則反射溫度測量結(jié)果（75°，激波自左至右）

下表為不同基團(tuán)的吸收波長，用戶可根據(jù)實際的實驗情況選擇具體的自由基作為示蹤粒子。
基團(tuán)              吸收波長/nm
OH                308 / 285
CH                431
CO                230
NO                226
SO                267
O2                217
SO2             320
NO2             590
NH               336
C2                516


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搭建實驗系統(tǒng)所需要的光學(xué)元件與光學(xué)配件

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