الملخص:

اشتعال الليزر (LI) يسمح بالتلاعب الدقيق لتوقيت الإشعال والموقع ووعد الاحتراق الأخضر لمحركات السيارات والصواريخ و Aero-Turbines تحت الوقود العجاف الظروف مع تحسين انبعاثات كفاءة؛ ومع ذلك، فإن تحقيق اشتعال فعال تماما وموثوق به لا يزال تحديا. هنا، نحن نبلغ عن إدراك إشعال هزيل الميثان / الهواء خليط مع 100٪ معدل النجاح بواسطة Ultrashort الليزر femtosecond، الذي تم اعتباره منذ فترة طويلة كاشتعال وقود غير مناسب المصدر. نحن إظهار أن الحد الأدنى للطاقة الإشعال يمكن أن ينخفض ​​إلى Sub-MJ مستوى اعتمادا على الليزر الخيوط تكوين، وكشف أن الناتجة في وقت مبكر يا عائد جذري يزداد بشكل كبير حيث تصل طاقة الليزر إلى عتبة الإشعال، مما يدل على حدود واضحة لإخضاع وإطلاق النار حالات. آليات محتملة قوية Ultrashort لي هي الناجم عن الخيوط تأثير التدفئة تليها ردود الفعل الكيميائية المدبرة، بالاشتراك مع تأثير الإشعال على طول خيوط. لدينا النتائج تمهد الطريق نحو اشتعال قوية وفعالة من الوقود العجاف محركات بواسطة نبضات الفقراء الليزر.

مقدمة:

اشتعال الليزر (LI) هو واعد قطب كهربائي أقل بديل الإشعال الإلكترونية الوقود العجاف / الهواء مخاليط، تقدم كفاءة حرارية عالية مع ضارة منخفضة الانبعاثات 1. واحدة من أساليب Li الأكثر اعتمادا على نطاق واسع هي Nanosecond الناجم عن الليزر أشعال الإشعال (NS-LISI) 2،3،4،5،6،7، التي تخضع فيها مخاليط قابلة للاحتراق تعرض المعدات التأين تليها انهيار الانهيار، مما أدى إلى درجة حرارة عالية والبلازما عالية الضغط جنبا إلى جنب مع homewaves. بعد Shockwave التوسع، البلازما الساخنة تتكون من العديد من الذرات والأيونات تبرد، وتتطور إلى نواة اللهب، وأخيرا تطوير الاحتراق الكامل من خلال المتفرعة الكيميائية ردود الفعل. ومع ذلك، لا مفر منه أطلق عليه الرصاص تقلبات الطاقة الناتجة عن مصادر NS الخفيفة تؤدي إلى الطبيعة الاستوكاستك للانهيار، والتأثير على طرق التفاعل وإنتاج الإمكانات سوء الأخطاء 2.

على الرغم من لى ليس مفهوما جديدا، يشعر عادة بالتشعال الوقود العجاف مخاليط من Ultrashort femtosecond (FS) من الصعب إدراك الليزر، منها انهيار الانهيار لا يمكن تحدث على Timescale FS، و FS-Laser الناجم عن الليزر درجة حرارة البلازما هي 1-2 أوامر من حجم أصغر من التي ضبها NS Lasers8،9، كلاهما يقلل من الوقود العجاف الإغراء. في الواقع، فشل الباحثون في إشعال مخاليط العجاف باستخدام المكثف FS-Laser الناجم عن الليزر البلازما الشرر في تركيز ضيق Scheme10. بدلا من ذلك، اقترح أن يكون ليزر FS مصدر إضافي لمساعدة تشكيل البلازما والتحكم في التدفقات المتتالية في NS-LISI10، وكذلك لتعزيز سرعة الاحتراق واستقرار النيران عند معدل التكرار مرتفع (≥500 هرتز) 11،12.

هنا، نبلغ عن نتائج غير متوقعة من إثبات مبدأ الوقود العجاف الاحتراق مع ارتفاع معدل النجاح، باستخدام FS المكثف الليزر. بدلا من الاعتماد على شعاع الليزر المركز بإحكام للغاية، نحن موظفنا مكثفة FS الليزر نشر في هزيل الميثان / الهواء خليط في التوجيه الذاتي النظام الشهير يسمى FS FileAlation13،14. التوازن الديناميكي بين التركيز الذاتي والبلازما تغليف في خيوط الليزر يسمح لتوليد العديد من مجموعة Rayleigh أو قنوات البلازما أطول مع شدة الليزر المحصنة في ~50-100 TW CM-2 المستوى. كشفت الدراسات الحديثة أن جزيئات الوقود يمكن تنشيطها وحتى مجزأة عالية الكثافة خيوط الليزر، إنتاج العديد من الاحتراق الوسطيات 15. على وجه الخصوص، يوفر خيوط الطويلة إمكانية "متعددة النقاط" اشتعال على طول الشعيرة، وأشار إلى الآخرة باسم "الخط" الاشتعال، والتي قد تحسن موثوقية الإشعال من العجاف مخاليط 7. بالإضافة إلى ذلك، داخل خيوط الليزر FS، على الرغم من درجة الحرارة الأولية لجزيئات الغاز التي تم تحديدها من خلال مسارات ترسب الطاقة المختلفة، مثل تعدد الأبعاد / Tunnel التأين، التفكك، رامان الإثارة والإثارة الاصطدام 15،17،17،19،20،21 فقط ~ 1400 K (المرجع 16)، و انخفاض درجة الحرارة يمكن أن يحدث رد فعل الأكسدة لجزيئات الميثان 22، والتي قد تسمح ببدء ردود الفعل الكيميائية القابلة للاحتراق .

في هذه الدراسة، أظهرنا تحقيق وأغاني FS LI عن طريق تشعيع هزيل الميثان / الهواء خليط مع 40-FS مكثف، 800-نانومتر نبض ليزر في خيوط النظام. نحن تكشف أن الطاقة الليزر المضخة للاكتأ العجاف يمكن أن تنخفض إلى ~1.5 MJ . مع ترسب الطاقة من ~ 25٪، مما يعني أنه يستغرق فقط Sub-MJ الطاقة لتحقيق FS لي. عن طريق التسجيل حل الوقت صور نواة اللهب الطيفية والانبعاثات البصرية (OES) أطياف في الطاقات الليزر المضخة المختلفة، ونحن نوضح كذلك أن العائد الناتج يا راديكال يلعب دورا أساسيا في العجاف الميثان / الهواء الاحتراق، الذي يزداد بشكل كبير حيث يصل الطاقة الليزر المضخة إلى الحد الأدنى من الإشعال الطاقة. نحن يزداد ultrashort آليات لي التأثير الحراري من خلال ترسب الطاقة بالليزر في الخيوط تليها ردود الفعل الكيميائية الاحتراق والمتانة في خط الاشتعال تأثير.

ultrashort . الاشتعال بالليزر في مختلف الطاقات:

مع الإعداد التجريبي المعروض في الشكل 1A (للحصول على التفاصيل التجريبية، انظر "الأساليب")، في الشكل 1B، نعرض تسجيل تجريبيا عرض جانبي صور Laminar Premixed ميثان / الهواء التدفق يشعه خيوط الليزر المكثفة في طاقات ليزر مدخلات مختلفة، كلها أعلى القوة الحيوية ل التركيز الذاتي 23. يمكن أن ينظر إليه من الشكل 1B هذا متى كانت الطاقة الليزر الإدخال 1.2 MJ، باستثناء FS-filament-الناجم عن مضان على طول الشعيرة، لا لهب يمكن كن لوحظ؛ وهذا هو، فشل لي تحت هذا حالة. كما ارتفعت طاقة الليزر إلى 1.4 بدأت MJ، وهي لهب ضعيف فوق الشعيرة في الظهور، وكما زادت طاقة الليزر مزيدا من اللهب مع انبعاثات بصرية قوية يجب مراعاتها، والتي غير واضحة خيوط الناجمة مضان. النتائج المذكورة أعلاه تشير بوضوح إلى أن ultrashort يمكن أن يتم تحقيق لى بشكل لا لبس فيه في العجاف الميثان / الهواء خليط متى الطاقة الليزر الإدخال هي > 1.5 MJ، الذي يقدر أن يكون ترتيب واحد من حيث الحجم السفلي ذلك (عدة عشرات MJ) في NS-LISI Scheme2،9،24. بالإضافة إلى ذلك، في اشتعال خيوط FS، حصلنا على حد هزيل من φ = 0.75 (: نسبة التكافؤ للوقود إلى الهواء) متى تم تعيين طاقة الليزر في 1.8 MJ، الذي كان أيضا أمر واحد تقريبا من الحجم أصغر ذلك (عدة عشرات MJ) في NS-LISI لنفس العجاف limit24. انها يجب التأكيد على أننا اختبرنا لي في φ = 0.82 مع A 1.8-MJ طاقة الليزر > 1000 مرات وبالتالي حققت 100٪ معدل النجاح، مما يدل على تقلص هذا النهج للاشعلان العجاف مخاليط.

التطور الديناميكي لهب نواة:

إلى . تحديد ديناميات اشتعال خيوط الليزر، نعرض، في الشكل 2، المسجل الجانب العرض صور الوقود العجاف تدفق ضخ 1.8 MJ إدخال الطاقة الليزر مع مختلف ICCD تأخير الوقت في نافذة زمنية ثابتة تبلغ 50 μs (للحصول على التفاصيل التجريبية، انظر "طرق"). كما هو مبين في الشكل 2، يمكن ملاحظة التطور الزمني لنوع اللهب إلى اللهب الانتشار بوضوح، حيث يتم رؤية انبعاثات بصرية قوية من خيوط البلازما في نافذة وقت التفاعل (T = -5 NS)، ثم نماذج نواة ضعيف لهب في وقت تأخير T = 20 μs. بعد جيل، يتوسع النواة اللهب عموديا إلى الخارج مع خيوط محور. كما يزيد تأخير الوقت، تنتشر الجبهات العلوية والسفلية ل Flame Kernel Fronts على طول الاتجاهات المعاكسة، وتطور نواة اللهب إلى شكل كروي في T آنسة. متى يزيد وقت التأخير، و الليزر الناجم عن الليزر يظهر اللهب بوضوح، مما يتطور كذلك إلى حجم كبير . بالإضافة إلى ذلك، نظرا لأن الاحتراق يتطور، فإن الجبهات العلوية والسفلية للهب تتصرف بشكل مختلف، حيث تتمثل في شكل هياكل على شكل مخروط ومسطح، على التوالي، على غرار هؤلاء في NS-LISI25.

علاوة على ذلك، قمنا بقياس حل الوقت OES . الأطياف للتحقيق في آليات تشكيل اللهب، كما هو موضح في الشكل 3. for . تأخير بوابة T = -5 . ns، تظهر العصابات الطيفية المتعددة في OES الطيف، الذي تم تعيينه إلى الجذور الحرة الفلورس في الفصل (431.4 NM: A2δ-X2π؛ 314.5 NM: C2σ-X2π) وأوه (289.2 و 308.9 NM: A2σ + -x2π +) جزيئات النيتروجين المحايدة والأيونية من N2 (C3.O-B3ПG) و N2 + (B2σu + -x2σg +) 26،27. متى يزيد تأخير الوقت، باستثناء المتطرفين أوه، شدة مضان الأنواع الأخرى ينخفض ​​بشكل كبير بسبب هذه الأنواع هي كلها قصيرة العمر، وعادة ما يقرب من عشرات من عشرات nanoseconds أو أقصر في الليزر filament28. تنخفض شدة مضان أوه ببطء في عملية زائدة من ميكروثونث، مما يعني أنه قد ينتج عن العمليات الفيزيائية المتعددة، بما في ذلك المنافسة بين إنتاج واستهلاك المتطرفين أوه، وكذلك توسيع نواة اللهب بعد HomeWave. متى تتجاوز وقت التأخير 1 مللي ثانية، وال عالية الكثافة انبعاثات مضان من أوه و Ch الجذور في ~ 308.9 و 431.4 NM الظهور في OES الأطياف بسبب انتشار flame29، مما يدل على أن الميثان / الهواء يظهر اللهب مع وقت تأخير الإشعال من ~ 1 آنسة.

ترسب الطاقة القياس:

إلى . استكشاف الآلية المسؤولة عن الاشتعال، ونحن نحقق أيضا في ترسب الطاقة من الخيوط نبض في الوقود العجاف ميثان / الهواء تدفق من إعداد التجريبية المعروضة في الشكل 4A (انظر "طرق" ل تفاصيل). الشكل 4B يوضح اعتماد إلى جانب البلازما الطاقة (CPE) على طاقة الليزر الإدخال في تكرار الليزر المختلفة الأسعار. يمكن أن ينظر إليه في الشكل 4B أن CPE يزيد خطيا مع زيادة الطاقة الليزرية للإدخال من 0.4 إلى 2.0 MJ، الذي يعزى إلى الاعتماد الخطي على حجم البلازما الشعيرة على الليزر الإدخال Energy30. كما طاقة الليزر الحادثة في حدود 0.1-0.4 MJ، The CPE منخفض جدا وحتى يصل إلى الصفر بسبب انخفاض جيل البلازما كفاءة. يمكن أن ينظر إليه أيضا من الشكل 4B أن جميع كفاءات ترسب الطاقة المقاسة هي <30٪، وهي أقل بكثير هؤلاء . (40-60٪) من NS-LISI25. من الواضح أن الحد الأدنى للطاقة الإشعال يمكن أن ينخفض ​​إلى Sub-MJ المستوى (<0.4 MJ)، وهو أمر واحد تقريبا من الحجم أصغر القيم المبلغ عنها في NS-LISI6. علاوة على ذلك، وجد أن CPE الكفاءة هي نفسها تقريبا في نطاق معدلات تكرار الليزر المختلفة، مما يشير إلى أن نقل الطاقة من نبض الليزر إلى البلازما غير حساس للالاشعال والاحتراق العمليات.

يا مضان راديكالي في وقت مبكر المرحلة:

إلى . تحديد دور أوه الجذور في ultrashort لي، نقسم أيضا أووس Spectra of Oh Radicals داخل نافذة وقت مبكر (t = 100 μs و T = 50 NS) مع طاقات الليزر الإدخال المختلفة، كما هو موضح في الشكل 5A. كما يختلف طاقة الليزر من 1.2 إلى 2.0 MJ، الفرقة الطيفية من الراديكاليات في ~ 308.9 نانومتر يمكن ملاحظتها بوضوح لجميع الحالات، ولكن بهم كثافة الإسفار هي كبيرة مختلفة. إلى . بوضوح رؤية الاختلاف في أوه مضان، الشكل 5B مؤامرات كثافة مضان أوه مدمجة من 306.5 إلى 312.4 نانومتر كدالة لليزر الإدخال الطاقة. يمكن ملاحظته من الشكل 5B أن كثافة الإشارة يا لا تزال نفس الشيء تقريبا عندما الطاقة الليزر هي <1.4 MJ، ولكن الزيادات بشكل كبير ثم تشبع حيث تزداد طاقة الليزر من 1.4 إلى 2.0 MJ. يتوافق اتجاه الاختلاف في الإسفار أوه في الأوقات المبكرة مع طاقات مختلفة مع نتائج الإشعال المعروضة في الشكل 1B، ويشير إلى أدلة مباشرة على الارتباط بين كثافة الأرقام الراديكالية في النهائي لي. أن . هو، متى يصل عدد كثافة الراديكاليين إلى مستوى معين، Flam Forms31. لذلك، يمكن أن تكون الراديكاليات بمثابة مؤشر لخيط الليزر الاشتعال.

المناقشة:

بناء على القياسات السابقة في Air32، لتركيزه TI: الياقوت شعاع الليزر (800 NM و 40 FS) مع طول بؤري 20 سم، يتم تقدير كثافة البلازما ~ 1017-1018 CM-3. القوة الحيوية، PCR، ل Kerr التركيز الذاتي في الهواء ~10 GW . (المرجع 23)، وكثافة الليزر المشوهة هي ~ 1014 W CM-2 (المرجع 33). لأن . حجم جزء من جزيئات الهواء في الخليط هو ~ 92٪ وأول طاقة أيون (12.6 EV) جزيئات الميثان تقع بين جزيئات الأكسجين (12.1 EV) وجزيئات النيتروجين (15.6 EV) 34، يمكننا اعتماد هذه القيم لفهم التجريبية الحالية النتائج. نتيجة لذلك، متى الطاقة الليزر تختلف من 1.2 إلى 2.0 MJ، قوة الذروة من نبض الليزر الحادث يزيد من ~3 PCR . إلى 5 PCR، كما هو موضح في التين. 4B و 5 ب.

خيوط الليزر الناتج في الخليط تنشئ كثافة عالية بركة البلازما، التي تتكون من وفيرة متينة أو محايد منتجات مجزأة من مخاليط قابلة للاحتراق مثل N2 +، O2-، و O3، وكذلك الهيدروكربون شظايا. على وجه الخصوص، من المعروف أنه في كثافة عالية ميثان / الهواء البلازما، وعدد كبير من ذرات الأكسجين يمكن تشكيلها من قبل ردود الفعل 19:

N ++ O2 → No ++ O

(1)

N + O2 → NO + O

(2)

E + O2 → O + O

(3)

بسبب رامان بالإثارة والتأين والتفتيت، يقترن بعض الطاقة بالليزر إلى البلازما، وتسخين الخليط القابل للاحتراق وينتج عنه درجة حرارة الغاز ~ 1400 ك، كما ذكرت في Air16. في منطقة درجة الحرارة هذه، و حساسة درجة الحرارة تجريد الهيدروجين من تصادم CH4 جزيئات مع شظايا الأكسجين الذرية تصبح فعالة (المرجع 22)، إنتاج أوه الجذور من خلال رد فعل:

CH4 + O → CH3 + OH

(4)

ربط مع أوه تشكيل جذرية، سلسلة المتفرعة تبدأ ردود الفعل الأكسدة، وأخيرا، يحدث الاحتراق، مما أدى إلى وجود لهب انها يجب أن يلاحظ أن هناك روتين تفاعل آخر ينتج يا راديكاليات من الميثان Pyreolysis22. ومع ذلك، هذا المسار غير فعال حتى درجة حرارة الغاز تتجاوز 2500 K. لذلك، مساهمة التحلل الحراري لإنتاج المتطرفين في ultrashort لي يمكن أن يكون المهملة.

نحن ضع في اعتبارك أيضا الآليات المحتملة المسؤولة عن نتائج الأخطاء والنار المعروضة في الشكل 1 ب. منذ تحت جميع ظروف الطاقة بالليزر، يتم تشكيل خيوط ليزر، وكثافة الليزر وبالتالي تعتبر درجة الحرارة الأولية هي نفسها لجميع الحالات. ومع ذلك، مثل زيادة الطاقة في الليزر الإدخال، على الرغم من تم إصلاح شدة الليزر في الخيط، ولا يزال كثافة البلازما وحجمها يمكن أن يزداد 32، وإنتاج كثافة الأرقام المتطرفة الأكبر في وقت مبكر من هذه العملية، كما هو موضح في الشكل 5 ب. u الراديكالي الإضافي الترويج سلسلة نشر ردود الفعل، وإطلاق المزيد من الطاقة الحرارية وتسريع ردود الفعل الأكسدة CH4 جزيئات. بالإضافة إلى ذلك، فإن تمديد طول الشعيرة في حالة الطاقة الليزرية عالية المدخلات يعزز تأثير الإشعال الخط، لصالح الاحتراق تطوير. ومع ذلك، يجب تجدر الإشارة أيضا إلى أن الاشتعال الناجح من قبل خيوط الليزر يتطلب توصيدا مناسبا بين كثافة البلازما وطول الشعيرة، والذي حساس للظروف الخارجية للتركيز الخارجي 3233.

زيادة في شدة الإسفار أوه من خطر الحريق في خيوط الناجمة يختلف الإشعال بشكل لافت للنظر عن ذلك في NS-LISI، حيث تزداد شدة الإشارة خطيا مع زيادة الطاقة الليزرية حول Treshold25. توضح الزيادة الكبيرة في المتطرفين حول عتبة الإشعال في حالة الشعيرة حدودا واضحة بين الإشعال الناجح والفاشق الأحداث. ومع ذلك، في NS-LISI مخطط، يا راديكاليز تأتي أساسا من إعادة التركيب الذرية في عملية التبريد البلازما الساخنة الناتجة عن انهيار. تؤثر الطبيعة الاستوكاستكية للانفصال حول العتبة على سلسلة سلسلة، مما يؤدي إلى الاشتعال المحتمل الفشل 29. منذ لا يوجد انهيار في ultrashort لى، يمكن أن تكون نتيجة الاشتعال بسهولة محددة سلفا.

باختصار، أظهرنا أن اشتعال العجاف الميثان / الهواء يمكن أن يتحقق الخليط بشكل لا لبس فيه مع انخفاض كبير Sub-MJ الحد الأدنى للطاقة الاشتعال و UltraHigh معدل النجاح من قبل Ultrashort FS الليزر النبضي الذي ينشر في الخيوط النظام. بواسطة سلسلة من الآثار غير الخطية، مثل رامان الإثارة، مجال قوي التأين والانفصال الجزيئي، وال عالية الكثافة خيوط الليزر يؤسس كثافة عالية بركة جذرية مجانية مع درجة حرارة الغاز ~ 1400 ك في القابل للاحتراق الخليط. كثير من المتطرفين المنتجين في ارتفاع في درجة الحرارة بركة جذرية ضرورية ل ultrashort لي. إن متانة مخطط الإشعال هذا مستمد من الممتلكات الفريدة لخطوة الليزر، أي، المستوى العالي المستدام من كثافة البلازما البصرية داخل نواة خيوط الطول الطولية، مما أدى إلى اشتعال في وقت واحد على طول خيوط خط. هذا النهج الحالي، الذي ultrashort لي من الوقود العجاف يعمل الخلائط في درجة حرارة منخفضة نسبيا و سنتيمتر طويلا خيوط البلازما، يوفر إمكانيات التحقيق Ultrafast مادية / الكيميائية عمليات على FS / PS بعد الوقود بالليزر التفاعل، ولديه تطبيق عام على ظروف الاحتراق المعقدة في مجموعة متنوعة من المحركات غير الموجودة في Stoichiometric نسب 35.

الأساليب:

نحن نفذت تجارب مع الاستقطاب الخطي 800-نانومتر و 40-FS نبضات الليزر، والتي تم إنتاجها من A TI: الياقوت نظام الليزر femtosecond (الأطياف الفيزياء، Spitfire الآس). تراوح معدل التكرار من 4 إلى 1 كيلو هرتز، وكان الطاقة الناتج ~ 2.5 MJ، والتي يمكن يتم تخفيفه بواسطة نصف موجة لوحة و الاستقطاب. تركز نبض الليزر بواسطة عدسة سيليكا تنصهر (F = 20 سم) لتوليد خيوط واحدة يقع 10 ملم فوق A McKenna الموقد، لمن يمكن العثور على التكوين في المرجع. 28. تم قياس طول خيوط أن يكون ~ 0.8 سم للحصول على الطاقة الليزر الإدخال 2.0 MJ. سرعة Premixed ميثان / الهواء تم تعيين الغاز عند 1 م S-1 مع عدد رينولدز 670 بحيث كان تدفق الغاز ملميات. بريمس تم تعيين تدفق Laminar في شرط مع نسبة التكافؤ من = 0.82 ± 0.02 من أجل تجارب الإشعال اللاحقة، التي كانت النيران التي لم تكن مكتفية ذاتيا درس.

for . قياسات الطيفية والتصوير، جمعت الإشعاعات البصرية المنبعثة من الخيوط أو الشعلة المعتشدة في الاتجاه عمودي إلى انتشار الليزر بواسطة عدسة السيليكا المصنوعة من السيليكا (F = 6 سم)، باستخدام A 7: 1 تلسكوب التصوير مخطط. ثم كان الضوء الذي تم جمعه بعد ذلك على مدخل شق مطياف (Andor Shamrock SR-750i) مجهزة مع ICCD كاميرا (Andor Istar). for . تم تعيين القياس الطيفي، عرض الشق للطيف في 200 ميكرون، وتم تشتت الضوء من قبل 500 خطوط MM-1 صريف ثم استولت عليه ICCD. تم تعيين معدل تكرار الليزر عند 100 هرتز. for . قياس التصوير، تم تعديل عرض الشق إلى 2.5 تم تغيير MM، والمراشر إلى ترتيب صفر بحيث الصور يمكن أخذ مباشرة بواسطة ICCD. تم تعيين معدل تكرار الليزر في 4 هرتز.

for . مراقبة اشتعال خيوط الليزر في طاقات مختلفة موضحة في الشكل 1B، و ICCD تم فتح البوابة مع نافذة الوقت من T = 20 مللي ثانية وتأخير وقت T = -5 . NS. متى قياس ديناميات اللهب Kernel و حل الوقت الأطياف المعروضة في التين. 2 و 3، نافذة بوابة ICCD تم تعيين ليكون T = 50 μs، وتغير تأخير البوابة من T = -5 . ns to t = 6 مللي ثانية. لاحظ أن وقت وصول نبض الليزر في منطقة التفاعل هو T = 0 NS. متى تسجيل OES أطياف في نافذة وقت مبكر، كما هو موضح في الشكل 5، iccd تم افتتاحه لفترة محددة من δT = 100 μs مع تأخير وقت T = 50 NS. انها يجب التأكيد على أنه لقطة واحدة تم تحقيق FS Li بشكل لا لبس فيه، لكن 20 و 200 من أحداث الإشعال المستقل تراكمت لكل صورة وطي، على التوالي، لزيادة بهم إشارة إلى الضوضاء نسبة.

في قياس ترسب الطاقة الموضح في الشكل 4، تم قياس طاقة الليزر من قبل متر طاقة بالليزر، والتي وضعت في المواقع 20 سم بعيدا عن الموقد قبل وبعد خيوط. كانت معدلات تكرار الليزر 50 و 100 و 200 هرتز تم احتساب الطاقة المودعة في البلازما من خلال طرح الطاقة المنقولة (تقاس بعد خيوط) من الليزر الحادث الطاقة.

المراجع:

1.

ronney، P. D. الليزر مقابل الاشتعال التقليدي النيران. بصري م. 33، 501-521 (1994).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

2.

برادلي، D. et آل. أساسيات الإشعال عالية الطاقة مع الليزر. احتراق. لهب 138، 55-77 (2004).

مقالة - سلعة

منحة جوجل

3.

فواك، T. X. الليزر الناجم عن الليزر شرارة الاشتعال الأساسية و التطبيقات. الاشتراك. الليزر م. 44، 351-397 (2006).

mathscinet .

مقالة - سلعة

منحة جوجل

4.

غراهام رو، D. & . فاز، R. الليزر للمحرك الاشتعال. NAT. الضوئيات 2، 515-517 (2008).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

5.

Tauer، J.، Kofler، H. & . Winnner، E. ليزر بدأت الاشتعال. الليزر الضوئيات المراجعة 4، 99-122 (2010).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

6.

لي، X. H. et آل. الليزر المستحث شرارة الإشعال المحوري الميثان / الأكسجين / النيتروجين نشر النيران. الاشتراك. اكسبرس 22، 3447-3457 (2014).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

7.

باتان، P. & . Nandgaonkar، M. مراجعة: متعددة نظام الإشعال بالليزر وتطبيقاته إلى IC محركات. الاشتراك. الليزر تكنول. 130، 106305 (2020).

مقالة - سلعة

منحة جوجل

8.

شو، H. L. et آل. آلية مضان النيتروجين داخل خيوط الليزر femtosecond في الهواء. Chem. علني. 360، 171-175 (2009).

مقالة - سلعة

منحة جوجل

9.

فواك، T. X. & . أبيض، F. P. الليزر الناجم عن الليزر اشتعال شرارة CH4 / الهواء مخاليط. احتراق. لهب 119، 203-216 (1999).

مقالة - سلعة

منحة جوجل

10.

Kojima، H.، Takahashi، E. & . Furutani، H. تعطل البلازما والتحكم في تدفق دوامة الإشعال بالليزر باستخدام مزيج من Nano- و femto ثانية الليزر. الاشتراك. Express 22، A90-A98 (2014).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

11.

يو، X. et آل. بمساعدة البلازما الاحتراق من الميثان باستخدام femtosecond الليزر. الاشتراك. lett. 36، 1930-1932 (2011).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

12.

يو، X. et آل. تثبيت A Premixed CH4 / O2 / N2 لهب باستخدام femtosecond الناجم عن الليزر البلازما. الاشتراك. lett. 37، 2106-2108 (2012).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

13.

الذقن، S. L. et آل. انتشار نبضات الليزر femtosecond قوية في OpticalMedia: الفيزياء والتطبيقات والجديد التحديات. يمكن. J. علني. 83، 863-905 (2005).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

14.

كويرون، A. & . mysyrowicz، A. femtosecond الخيوط في شفافة وسائل الإعلام. علني. مندوب 441، 47-189 (2007).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

15.

شو، H. L. et آل. التأين الليزر الفضمي وتجزئة الجزيئات للبيئة الاستشعار. الليزر الضوئيات المراجعة 9، 275-293 (2015).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

16.

نقطة، G. et آل. جيل طويل الأجل underdense القنوات باستخدام femtosecond الخيوط في الهواء. J. علني. ب في. مول. البصرية ميزي. 48، 094009 (2015).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

17.

شوارز، J. et آل. الأشعة فوق البنفسجية Filamentation في الهواء. الاشتراك. الكلية. 180، 383-390 (2000).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

18.

Stapelfeldt، H. & . Seideman، T. colloquium: محاذاة الجزيئات ذات الليزر القوي نبضات. المراجعة وزارة الدفاع. علني. 75، 543-557 (2003).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

19.

بيتيت، Y. et آل. إنتاج أكاسيد الأوزون والنيتروجين بواسطة الليزر خيوط. appl. علني. lett. 97، 021108 (2010).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

20.

Saathoff، H. et آل. الليزر خيوط الناجمة Aerosol تشكيل. atmos. Chem. علني. 13، 4593-4604 (2013).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

21.

gateau، J. et آل. تعظيم ترسب الطاقة من خلال تشكيل دورة قليلة الليزر نبضات. J. علني. ب في. مول. البصرية ميزي. 51، 135402 (2018).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

22.

Berglind، T. & . غير مدرب، J. التنمية الزمنية للتركيز أوه ملامح في أبناء الإشعال مدروسة بواسطة نبض واحد الليزر المستحث مضان. احتراق. لهب 63، 279-288 (1986).

مقالة - سلعة

منحة جوجل

23.

ليو، W. & . الذقن، S. L. القياس المباشر للطاقة الحرجة لل femtosecond Ti: الياقوت نبض الليزر في الهواء. الاشتراك. Express 13، 5750-5755 (2005).

إعلانات

مقالة - سلعة

منحة جوجل

24.

BedUneau، J. L. et آل. قياسات الحد الأدنى للطاقة الاشتعال في بريمكس رقية ميثان / الهواء تدفق باستخدام الليزر المستحث شرارة. احتراق. لهب 132، 653-665 (2003).

مقالة - سلعة

منحة جوجل