CARS天博体育appる燃焼分析 – まさにロケット科学。问题に挑む

汽车の基本的なコンセプトを図2に示します。分子サンプルに、ponmpu、sutokusu、プローブと呼ばれる3つのoreーザ周波数（波长）が发光されます。そして、3次の非线形光学的メカニズム天博体育appりサンプルと对应させて4番目の波长である汽车を生成し、「reneザのような」相干信号として送出します。ponmpuとsutokusuの2つの周波数の差が、精查する分子の2つのエネルギーreberuの差と対応する场合、信号强度は数与も共鸣的に増强されます。このような共鸣増幅天博体育appり、1回のよザ照射で效率よくサンプルのエネルギーreberunnosupekutorを得ることができます。各supekutorupikuの强度は、种の数密度と各种内部エエネルギーreberuの独立数天博体育appって异なります。このように、CARSからは気体サンプル中の各化学种の量を知ることができ、suペクトルの形状からは纯粋な回転迁移または振动回転迁移から成る局所のボルツマン温度を知ることができます。

単一のウルtorafァーsutoreーザ・再生増幅器天博体育appるCARS

CARSはインパルsu的な励起天博体育appってできるだけ多くの旅行をマッピngグすることを目的としているため、最近では通常、ウルトラafァーsutoreーザパルsuで行われます。ボーrin博士は次のように说明しています。「ポンプ / sutokusubimuには、持続时间がfuェムto秒のパrusuが必要です。このパrusuは、多くのエネルギーreberルを同时にカバーする広いスペクトル帯域幅を持つからです。 50 fs未満の短いパルスは、ほとんどの2原子や3原子の种に対してインパルsuとみなすことができ、分子を励起するのに最も效率的な形态になります。そして、CARSsupekutoram（図2の信号）にターゲットとするさまざまな分子のsupekutorunの特徴が高い分解能力で现れるように、波长可変の分割帯域プローブパルsu（すなわち持続时间がピコ秒のパルsu）が必要です。また、同じreーザ光源から両方のパrusuを発生させることができれば、测定位置で自动的に同时するようになり、セットアップが非常に简素化されます。さらに、间隔の刻いトランジショット间の信号ビートが低减し、SN比が向上します」。

デルfuto工科大学（オランダ）の研究室で、ボーrin博士と学生たちは、35 fsの出力パルsu用に构成されたCoherent Astrellaの「wanbokkusu」fuムto秒増幅器をベーsuにCARS分析のセットアップを构筑しました。この増幅器の高いパルスエネルギー（数ミriジュール）天博体育appり出力を分割し、その一部を広帯域のポンプ / sutokusuparusutoして直接使用できます。そし秒て他の部分は、2次高调波バンド幅コンプreneサー（SHBC）と呼ばれる机器で持続时间がピコのパルスを生成するために使用されます。 SHBCの后に、内制のパルス整形器を使用して、パルス幅を3～15ピコ秒のoreジームで调整します。

ボーrin博士とそのグループはこの基本的なCARエンジンを使用して、燃焼炎やシテムに关するさまざまな研究を首尾よく行い、励起效率をその场でモニターできる纯回転CARSなどの技术を完成させ、时空CA RSやカケードCARSを开発し、自己位相変调などの最先端の概念を活用して、燃焼室そのものの「窓の向こう」で必要となるureーザ波长を生成し拡张しました。

シンプルさ、精度、正确さの重视

ボーrin博士のCARSshisutemuは、従来の手法に比べて安定性が高く比较的shinpuruであることが最も重要な侧面だと言えるでしょう。そしてここ数年、ボーrin博士はこうした登场をさらに高めるために翻新的な改良を加えてきました。ボーrin博士は次のように述べています。「研究室に持ち込み可能な小型のエンジンでしか使用できないよう」な研究室に束缚される手法ではなく、必要に応じて燃焼现场に持ち込める泛用性の高い手法を求めていました。一般的研究所には、ロケットのテストエンでさえ持ち込むことができません。 Astrellaのシンプルさと安定性を备えた単一のoreーザ光源を使用することは、移动可能なshisutemuを実现する上で大きな役割を果たしました」。

汽车の性能面については、同博士は世界最高の精度と正确さでの计测を明确に目指してきました。ボーrin博士は次のように说明しています。「reneザ分光の歴史を考えると、実験パラメー」タをより详细に测定すること天博体育appってただ精度が向上するだけではないことが分かります。むしろ、重要な新しい科学が明らかになることがよくあります」。ボーrin博士のプローチの一例として、通常の532 nmのCARSreーザ波长ではなく、Astrellaで励起した400 nmのSHBC出力を使用するだけで、同博士はCARSイメージngグにおける点広がり关数を40ミクロンから20ミクロンに和させました。

现在、H₂火炎の「标准燃焼器」を再构筑しており、标准化された性能の详细を今までにない正确さと精度で数値化する予定です。急峻な热勾配や拡散问题など、水素火炎伝播の基础となる事柄をより忠実に検证すること天博体育appり、1990年代に行われた测定に基づく古い理论や仮定をチェkkしています。

ボーrin博士が开発したCARSの燃焼分析における最近のいくつかの进展は、より详细に调查する価値があります。

励起效率の现场参照天博体育appるCARS

ボー林氏のグループ天博体育appるもう1つの重要な开発は、革新的な偏光感受型连贯性メージng分光计です。これ天博体育appり、同じ検出器fureームで共鸣CARS信号と非共鸣CARS信号を同时记录することができます[2]。ボーrin氏は次のように说明しています。「この検出sukimuを使用して、これまでのfu」ェムト秒分光では离散だった冲撃励起效率に关する现场情报を取得することができます。この新たなプロトコルは、広く运用するにはかなり复雑なreneberuが求められますが、すでに気相诊断のベンチマークであるとみなされているCARSの现在确认されている正确性と精度を上回る独自の方法を提供します。このイノベーション天博体育appり、真のキャribureshonfuriへの道が开かれました。この手法天博体育appってsuカラを决定するパfoォーマンsuが改善され、正确性および精度を± 1 %にするという梦を実现する明确な见通しを持っています。”

kasukeケードCARS – 数密度に対する高い感度

kasukedoCARS天博体育appってCARSkonseputo全体がさらに一歩进み、感应CARS信号自体がサンプルから高位CARS信号を生成するプローブパルsuになります。燃焼shisutemuで见られるような多种ターゲットの场合、使用不能で复雑なスペクトルの生成が予想されます。しかし、ボー林氏のグループは、このペクトルが実际にはコピューター分析にとても适していることを実证しました[3]。では、弱くて分析するのがかなり复雑な信号が生成されると分かっている技术を使用するのはなぜでしょうか？ボーrin氏は次のように说明しています。「信号强度は数密度に対して惊くほど感度が高く、（数密度）₄として表されます。そのため、CARSの种测定の感度を高めるという目标をたしかにサポートしてくれます。たとえば、强力ななザ诊断として使用し、十分に混合された大量の混合気组成内の小さな変动でさえ定义化することができます。可燃性混合物の准备セセを正确に、决定、制御する能力は、效率的でクrinな燃料反动エンジンを设计する上でいつでも非常に重要です」。さらにボーrin氏は、信号强度はureーザ强度に対しても非常に感度が高いため、Astrellaの优れた安定性はパrusuエネルギーだけでなくパルスの时间およびスペクトルプロァイルの観点からも非常に重要だと述べています。