激光诱导荧光技术简介

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系统组成
LIF的硬件系统有： （1）激励源：由激光器和光 屏（通常为一组球面或柱 面透镜）组成； （2）检测系统：包括像差修 正成像透镜和数码成像微 光摄影机； （3）高速分析系统：即图像 分析处理机，可事后、实 时处理图像。
激光诱导荧光技术（LIF）
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系统组成
光源：提供窄线宽稳定的脉冲激光， 激光器（1,2）； 光学组件：光路调整，光路转换， 过滤杂散光等作用（3,4,5,6）；



激光诱导荧光技术（LIF）
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特点
主要问题： 对激光器的要求较高，维护昂贵；
测量系统较复杂。
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发展趋势
未来LIF技术的应用将更为广泛地结合PIV、激光诱 导炽光（LII）等技术，在获得更多信息的基础上，进一 步提高测试精度。
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谢谢！
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激光的四大特点

单色性好 频率、波长单一 方向性好

Байду номын сангаас
发散小，可远距离传输

亮度高 能量密度高

相干性好
相位固定，相干长度长
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原理
让一束激光通过检测区域，调节激光波长，当激光光 子的能量（与激光的波长相关）等于检测区域某种组分分 子的某两个特定能级之间的能量之差时，该分子会吸收光 子能量跃迁至高能态。 处于高能态的分子不稳定，在一定时间内它会从高能 态返回到基态。在此过程中，分子会通过自发辐射释放能 量发光而产生荧光，这就是激光诱导荧光。用CCD相机 等图像采集工具记录下随流体一起流动的荧光物质的荧光， 从而可实现对复杂流场的可视化。
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*****课程专题报告
激光诱导荧光技术（LIF）
学 生： 学 号： 指导教师：
2014年5月23日
简介
LIF: Laser Induced Fluorescence 激光诱导荧光： 是一种可视化的、非接触式的激光测量方法。由于激 光本身良好的选择性，利用某些物质分子或原子在激光照 射下能激发荧光的特性，可将LIF广泛应用到力学上的流 动显示及颗粒浓度、压力、温度等物理参数的测量。
激光诱导荧光技术（LIF）
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分类
浓度测量 温度测量
LIF分类
示踪LIF 产物分析LIF 测量手段
液体LIF 气体LIF 燃烧LIF 测量物质
激光诱导荧光技术（LIF）
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应用
目前LIF技术已应用于气体、液体、固体的测量中及燃烧、等离 子体、喷射和流动现象中。
LIF应用
生物 毛细血管 电泳检测
医学 病变诊断
环境 检测大气、 水体污染
其他 检测火焰、 流场等
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激光诱导荧光技术（LIF）
特点
优点：

高灵敏度：探测下限可达106个粒子/cm3，浓度检测最低可达1013mol/L。 测温范围宽，测量精度高：已有在1600℃的实验条件和1100℃的燃气 轮机条件下进行荧光测温的报道，测温精度可达±1℃。 较高的空间分辨力：可达到微米量级。 快速的时间响应：时间分辨最高可达纳秒量级，可对自由基等瞬态物 质寿命进行检测。 对被测区域无干扰：通过激光激发，而不涉及接触式的探针等器件， 对等离子体，燃烧等几乎不产生干扰。
激光诱导荧光技术（LIF）
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原理
实际应用中，从荧光的分布，可以探测粒子的种类； 从荧光的强弱，可得知粒子的浓度以及温度；利用其空间 分辨性还可以测量粒子的浓度场、温度场。
激光束聚焦到被测流体，产生 的荧光通过色散器件（单色、 多色光谱仪），然后荧光被检 测器接收转换为电信号。
激光诱导荧光技术（LIF）
荧光探测器：检测激光诱导荧光的 强度及分布，并转换为电信号 （8,9,11,12）；
同步控制器：控制激光与探测器时 序，以捕捉目标物种的荧光； 采集软件：采集数据，并对数据进 行处理；
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激光诱导荧光技术（LIF）
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技术要求
该技术的关键是选择合适的物质与特定波长的激光光 源相匹配，以产生足够强度的荧光信号为探测器所接收。 目前作为示踪粒子的有氢氧根（OH）、碳氢根（HC）、 一氧化碳（CO）、氧分子（O2）、氧原子（O）、丁二 酮分子等。 用于液体的流场显示时需要加入荧光染料。 不同物质需和不同波长的激光器相配合。