白皮书
使用天博体育app下载进行燃烧分析 - 这实际上是火箭科学
综述
无论如何，太空发射行业正在加速腾飞。，人们认识到所有这些火箭发动机都需要尽可能洁净地燃烧，将对大气的负面影响降至最低。Alexis Bohlin博士是一位知名的研究人员，他应用各种相干公司反斯托克斯拉曼散射（天博体育app下载）方法（均通过astrella超快放大器实现）瑞典吕勒奥理工大学基律纳太空校区更清洁火箭推进器的设计工作，Bohlin最近在该校区接受了高级研究员的任命，并有机会与Esrange空间中心的现代火箭行业机构密切合作。
图1：工程师们正在研究更高效的推进系统
天博体育app下载 - 测量物种数的浓度和温度
Bohlin博士解释说，他的研究方向为采用相干公司反斯托克斯拉曼光谱学（天博体育app下载）进行燃烧分析，“从天博体育app下载到熔炉再到火箭发动机，燃烧工程师们希望提高系统效率并减少有害成分的排放。，燃烧条件的成功控制首先取决于能否了解其中尽可能多的细节。，而不会干扰研究人员所关注的测量区域2，o2，h2，ch4，c3H8，co2，h2o等。”
“每个燃烧源都是一个复杂的化学反应器，燃烧条件的成功控制首先取决于能否了解其中尽可能多的细节。”
-Alexis bohlin博士 -瑞典基律纳吕勒奥理工大学空间推进实验室
高级研究员
天博体育app下载的基本原理如图2所示。cars过程通常采用两束中心频率不同的激光脉冲分别作为泵浦光和斯托克斯光来激发样品的分子键产生共振天博体育app下载过程属于三阶非线性效应，在三种强激光电场与散射介质的相互作用过程中，会产生新的频率成分。CARS过程产生的受激共振信号比自发拉曼散射信号要强
图2：天博体育app下载过程中能级/带宽。带宽。
使用单台超快放大器搭建天博体育app下载系统
采用超快激光脉冲可以同时获取多个振动模式的天博体育app下载光谱信息。bohlin解释说：“当具有一定光谱宽度的飞秒激光脉冲分别作为泵浦光和斯托克斯光以产生多种频差
在荷兰代尔夫特理工大学的实验室中，Bohlin和他的学生依托输出脉冲为35fs的相干公司astrella“一体化”飞秒放大器，搭建了搭建了光谱分析系统。光谱分析系统。）
bohlin及其同事成功地对燃烧火焰和系统进行了各种不同的研究，开发了可以实时监测激发效率的纯转动，天博体育app下载技术在燃烧室的“窗口后面”扩展了激发光波长。
强调简单性、精度和准确性
与传统的方法相比，Bohlin实验室搭建的天博体育app下载系统稳定性较高且系统更加简化。
在天博体育app下载系统的性能方面，bohlin：``激光光谱学的历史表明
他现在正在重建用于h2火焰的“标准燃烧器”，以前所未有的准确性和精度对标准化性能细节进行量化。
Bohlin在天博体育app下载燃烧分析方面取得的一些最新进展值得仔细研究。
“我们需要一种更加便携的系统，在必要时可以将其带到燃烧现场，而不是只能对带到实验室的小型发动机使用的实验室方法。”
同时具备空间和时间分辨率
2020年，[1]，（论证了使用单个再生放大器同时获得（相关）空间（一维）和时间（一维）和时间（一维）分辨率。，大多数拉曼分析测量系统都重在关注振动能级跃迁上µm高成像分辨率。高成像分辨率。，信号从宽场相干成像光谱仪传递至探测器。信号从宽场相干成像光谱仪传递至探测器。探测器中产生的信号与探测器中产生的信号与
图3：使用单台astrella放大器产生用于天博体育app下载测温的同步飞秒泵浦/斯托克斯和皮秒探测光束。alexis bohlin供图。
可原位参考激发效率
的天博体育app下载
Bohlin小组取得的另一个重要成果是他们的创新型偏振敏感相干成像光谱仪，共振和非共振cars信号[2]。：“这种检测方案可用于获取有关脉冲激发效率的原位信息，这些信息在以前的所有飞秒光谱学检测中都是未知的。，这些信息在以前的所有飞秒光谱学检测中都是未知的。，目前尚且无法被广泛使用
图4：基于srestrella的单次激光发射同时生成和检测共振和非共振天博体育app下载信号。共振天博体育app下载信号（通道1）包含有关样品中温度和浓度的信息，非共2辆车信号（通道 2）（2）天博体育app下载标定原位记录的飞秒激光脉冲的有效带宽。标定原位记录的飞秒激光脉冲的有效带宽。标定原位记录的飞秒激光脉冲的有效带宽。标定原位记录的飞秒激光脉冲的有效带宽。标定原位记录的飞秒激光脉冲的有效带宽。这些信息是将标定原位记录的飞秒激光脉冲的有效带宽。标定原位记录的飞秒激光脉冲的有效带宽。标定原位记录的飞秒激光脉冲的有效带宽。这些信息是将1％理想极限值所必需的[2]。
高阶天博体育app下载 - 对能量密度高度敏感
高阶天博体育app下载将整个天博体育app下载概念更加推进一步，使受激天博体育app下载信号本身成为从样品中生成更高阶天博体育app下载信号的探测脉冲！，可能会产生无用的且非常复杂的光谱。4的变化而变化。的变化而变化。
图5:同时生成的高阶天博体育app下载和天博体育app下载信号通过偏振敏感相干成像光谱仪在同一帧上进行分割和检测。天博体育app下载过程中，astrella的稳定性对于整个旋转光谱带内确保稳定的脉冲效率至关重要[3]。
具有自压缩脉冲的超宽带天博体育app下载
虽然测温法和级高阶天博体育app下载方法针对的是火焰中的一种或两种组份，bohlin 小组还展示了一种能够同时监测与燃烧有关的所有主要成分（例如 o2，h2，ch4和co2（）的方法。，通过火焰中实际产生的飞秒激光诱导成丝，通过火焰中实际产生的飞秒激光诱导成丝，可将sastrella输出的约35fs的激光脉冲压缩至约24fs，Bohlin称之为“软压缩” [4]。-1200-1600 cm-1“指纹区域”，然后在与。。
图5:在超宽带天博体育app下载系统中，飞秒脉冲能够覆盖整个1200-1600cm-1指纹区，在火焰内部产生信号，即使是厚玻璃窗也能透过
”我们能够使用高度可控的成丝原位生成方法再次证明了strassella的输出具有非常高的稳定性。”
真正成功的研究。
总而言之天博体育app下载成像和光谱学在探测各种火焰和燃烧源中的热梯度和浓度方面的能力和功能多样性。，且实验装置均使用astrella作为共bohlin现在将应用这些方法在吕勒奥理工大学基律纳空间科学校区和瑞典雅斯兰吉航天中心分析火箭推进系统。
参考文献
1。 L. Castellanos，F。Mazza，D。Kliukin，A。Bohlin，使用单个再生放大器系统获得的纯旋转1D卡时空温度计，选择。 Lett。 45，4662-4665（2020）。 [编辑的选择]
2。 F. Mazza，L。Castellanos，D。Kliukin，A。Bohlin，连贯的拉曼成像温度计，并在脉冲激发效率的原位参考，Proc。燃烧。研究38，1895-1904（2020）。
3。 D. Kliukin，F。Mazza，L。Castellanos，A。Bohlin，级联相干的反stokes Raman Raman散射，用于气相中的高敏性数密度测定J. Raman Spectroscopicy； 1-9（2021）。 [专刊]。
4。 F. Mazza，N。Giffioen，L。Castellanos，D。Kliukin，A。Bohlin，高温旋转 - 振动的O2-CO2 COHERT RAMAN SPECTROSCOPY与Ultraboadband Bandband Bandband激光激发产生，在20211年被接受并接受了燃烧和火焰。