火焰燃烧动态视频
突发采集模式下的一维拉曼光谱多通道成像使研究人员能够更好地了解燃烧火焰的过程。了解燃烧过程需要了解火焰中分子的行为，其特征是燃烧火焰中不同位置的温度和分子浓度等参数。拉曼散射是这些测量的常用技术，它是非侵入性的，可以识别不同种类的分子，但由于拉曼散射截面较小，拉曼信号相对较弱。
为了解决这个问题，阿卜杜拉国王科技大学Gaetano Magnotti 周围的研究人员开发了一种测量装置，使用高强度脉冲突发激光系统和高灵敏度 EMCCD 相机来同时测量氢-空气火焰中所有分子物种的拉曼散射。他们的动态一维拉曼测量装置能够确定火焰中不同位置的分子浓度和温度，并在毫秒时间尺度上测量它们的动态。
脉冲串激光系统能够以kHz 速率输出短脉冲序列，脉冲宽度在纳秒范围内。当聚焦到燃烧区域时，该系统的每脉冲高能量产生足够大的拉曼信号，可以用背照式 EMCCD 相机进行检测。
各个分子种类通过使用单独的相机来处理每个种类，因此总共使用 4 个相机来监测氢、氧、氮和水的拉曼信号。使用带通滤波器和二向色镜的模块化系统(可以扩展以监测甲烷-空气火焰中的 7 种主要分子种类)按波长分离光信号。
每个通道均使用Princeton Instruments ProEM-HS EMCCD 相机进行检测。研究人员指出，使用背照式 CCD 进行直接成像可以提高观察结果的信噪比和图像质量。
为了测量燃烧火焰的动态行为，实验以 5kHz 重复率操作激光器，并使用ProEM-HS 相机的特殊突发操作模式(称为动力学)，该模式能够快速移动传感器上的信号。为了在这种模式下工作，研究人员在光学系统中引入了一个狭缝，充当空间滤波器，因此只有几行相机传感器被照亮。通过这种方式，相机可以在两倍激光频率(10kHz)下运行。一帧与激光脉冲同步，包含拉曼信号和发光火焰背景。下一帧仅包含可以从每个信号帧中减去的发光火焰背景。
研究人员得出的结论是，使用该系统，他们能够以“与广泛使用的低速拉曼系统相当的精度和准确度”测量燃烧参数，但使用的是 kHz 采集率。
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李纯菊984火焰字体制作
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