[发明专利]一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置与方法

权利要求书

1.一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述装置包括飞秒激光放大器(1)、二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介质膜高反射镜(4)、二分之一波片Ⅱ(5)、平凸透镜(6)、酒精灯(7)、三维精密位移平台(8)、双凸透镜(9)及配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪(10)；其中，飞秒激光放大器(1)输出的激光依次经过竖直放置的二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介质膜高反射镜(4)、二分之一波片Ⅱ(5)及平凸透镜(6)后，在平凸透镜(6)后形成飞秒激光光丝；三维精密位移平台(8)放置于平凸透镜(6)的焦点位置范围内，酒精灯(7)放置在三维精密位移平台(8)上，三维精密位移平台(8)的三维方向上均采用手动调节；在激光传播方向的垂直方向上放置双凸透镜(9)，双凸透镜(9)与飞秒激光光丝的垂直距离为双凸透镜(9)的二倍焦距，配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪(10)的狭缝与双凸透镜(9)的垂直距离为双凸透镜(9)的二倍焦距，从而构成2f-2f成像系统；所述方法其具体步骤如下：

(1)、将燃料填充到的酒精灯中，体积为酒精灯容积的三分之二，将酒精灯放置在三维精密位移平台上；

(2)、将飞秒激光放大器的重复频率调节为1Hz-1000Hz，通过旋转二分之一波片Ⅰ2并使用功率计测试激光功率，调整飞秒激光放大器的单脉冲能量为0.5mJ-4.0mJ；

(3)、飞秒激光放大器产生的飞秒激光依次经过竖直放置二分之一波片Ⅰ、偏振片、介质膜高反射镜、二分之一波片Ⅱ及平凸透镜后形成飞秒激光光丝，通过调节三维移动平台调节酒精灯位置，使其灯芯处于光丝的正下方，垂直距离为5mm-40mm；

(4)、点燃酒精灯，光丝在火焰内部产生三次谐波，在侧向双凸透镜处收集经火焰内颗粒物散射的三次谐波至配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪的狭缝中，进行火焰内颗粒物散射的三次谐波光谱的采集。

2.如权利要求1所述的一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，步骤(1)所述的酒精灯的容积为150ml-200ml，高度为8mm-10mm；所述的配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪的增强电荷耦合器件的门延迟为-5ns-2ns，门宽为5ns-30ns。

3.如权利要求1所述的一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述的飞秒激光放大器系统(1)为带有振荡器的飞秒激光放大器，其工作中心波长为800nm，脉冲宽度为35fs-200fs，重复频率为1Hz-1000 Hz，单脉冲能量为0.5mJ-4.0mJ。

4.如权利要求1所述的一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述的二分之一波片Ⅰ(2)和二分之一波片Ⅱ(5)的通光孔径均为25.4mm-38.1mm，工作波长为680nm-1100nm。

5.如权利要求1所述的一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述的偏振片(3)为布儒斯特镜片，可以在满足特定角度入射后，所使用的反射光束均为竖直线偏振光。

6.如权利要求1所述的一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述的平凸透镜(6)的焦距为50cm-200cm。

7.如权利要求1所述的一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述的三维精密位移平台(8)的调节距离为0.05mm-50.00mm。

8.如权利要求1所述的一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述的双凸透镜(9)为焦距为5cm-20cm，材质为石英玻璃。

9.如权利要求1所述的一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述的配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪(10)的型号为Andor Shamrock，增强电荷耦合器件的型号为Andor iStar。