关于PLIF

robin

关于PLIF我想发表一点评论.供各为参考。
1) PLIF的英文是 Planar Laser Induced Fluorescence.即所谓的"平面激光诱导荧光". 所有应用片状光源照明，对被测对象所发出的由这种片状光源所激发（诱导）的荧光信号进行探测的实验技术都可以称作PLIF。
2) PLIF技术还有很多的“亚型”。
   a. 比较简单一种技术，采用YAG激光器的倍频532nm激光作为激发源。由于532nm激光相对应的光子能量不够高，所以自然界中只有某些特殊的高分子有机染料分子可以被532nm激光激发而发出荧光。人们就用这种有机染料分子作为示踪物质加入到所要研究的流场中，观察并测量在532nm激光激发下这些被人为加入到流场中的染料分子所产生的荧光信号的性质。一般的规律是这种机制下观察到的荧光信号和物质的总密度相关。通过定标，就可以用观测到的荧光信号，间接地得到物质总密度的信息。还有一些染料的发光性质（强度或波长分布）和荧光染料分子当时的环境温度相关，因此又可以利用这一特性测量流场的温度特性。这种在被测对象中人为地加入荧光染料的PLIF技术就是所谓的“示踪平面激光诱导荧光技术” （Tracer PLIF）. 这种PLIF技术相对于后面要提到的其它种类的PLIF技术最显著的特点是实现起来最容易，设备造价最低。在普通的使用脉冲YAG激光器作光源的PIV设备基础上，只要在被测对象中加入示踪物质，在CCD相机前面加上特定的滤光片，有些时候在荧光信号较弱时还需要使用像增强器，再配以合适的数据采集和分析软件程序就可以进行定性的PLIF测量和分析工作了。经过定标和标定过程，还可以得到定量的结果。有机荧光染料通常需要溶解在乙醇等溶剂中，所以这种技术比较适宜研究液体的混合，喷射等过程。
Tracer PLIF技术所用的光源并不限于532nm, 也可以用355nm, 266nm, 或任何其它可以激发某种示踪物质的激光源。例如在气体介质中，可以用紫外激光激发某些气态的示踪物质从而研究气体流动的密度分布和温度特性。
目前有两种Tracer PLIF技术很有趣：
一种利用某种示踪物质在气态和液态下可以发射不同波长荧光的特性来研究液体燃料喷射中液态和气态的转化过程。
另外一种利用LIF过程作为一种非弹性散射过程，其强度和粒子的体积成正比，而米氏散射作为一种弹性散射和粒子的表面积成正比的物理规律。假定粒子是球型的，则LIF信号和米氏散射信号的比值就和粒子的直径成正比。同时我们注意到，CCD的每一个像素给出的信号实际上是像空间有限区域发出的光信号的积分。熟悉粒子粒径分析的朋友应该知道一种所谓的沙德粒径参数。CCD测量得到的LIF信号和米氏散射信号的比值恰好应该是一种沙德粒径分布。利用简单的数学计算，还可以给出测量区域内总的沙德粒径参数。这种２维粒径成像和分析功能是PDPA所不具备的。因为PDPA是一种单点测量方法。
b. 另外一类PLIF技术不依赖于外界加入的示踪物质，而是测量分析用激光激发流场物质本身的荧光。由于不同物质组分具有不同的激发波长，不同的荧光发射波长，所以这种技术可以分析物质的组分。例如可以分析燃烧过程中的OH, CO, NO, CH 等原子基团的密度分布。但这种技术需要可调谐激光器作光源，同时由于荧光信号通常很弱，昂贵的像增强器成为必备部件，所以实验系统的成本比示踪PLIF要高得多。一套示踪PLIF设备和PIV设备的造价相差不多，但一套非示踪PLIF设备的价格却可能是PIV设备的２倍到３倍。典型的成套系统造价要在200－300万人民币，甚至更高。
这样的设备不仅造价高昂，而且使用，调试起来比PIV系统要复杂的多。
如果限定只测量OH基这种燃烧过程的标志性产物，则实验系统的造价可以有所降低。可以用所谓的可调谐YAG激光器（T-YAG）来取代染料激光器作激发光源。这样的一套系统的价格大概在180万人民币左右。
３) 奥拓是汽车，奥迪也是汽车。但两者的性能和价格可是大相径庭。PLIF的类型，功能，以及价格的差异比奥拓和奥迪的差别还要大得多。所以遇到“PLIF”我们应该弄清楚到底是哪种PLIF.

zyzyeast

哈，最后一点说的好！

robin

补充一点，MicroPIV实际上应用的是LIF技术，但不是PLIF,因为照明方式不是片状光源照明，而是体照明。

chinaman

请问如果做火焰中的CH－PLIF，用哪种激发光来激发。我看别人有用390nm激发，在420-440nm探测。我目前只有YAG和染料激光器，不知相应的染料到哪里买。另外CH的荧光是不是很难探测，技术难点是什么？

binggan

robin能不能介绍和点评一下常用的气相PLIF的示踪物质？

zhang0631

多谢所作的解释。

zyzyeast

气体LIF的示踪物质。目前比较常用的是丙酮，简单，方便，安全（其他的基本都是易燃易爆气体，丙酮也是，但相对安全些）。
一个扫描的paper，比较大，凑合看吧
保存下来后把后缀删除，只留下part1.rar, part2.rar等名字再解压缩

zyzyeast

下面引用由chinaman在 2005/12/07 02:14pm 发表的内容：
请问如果做火焰中的CH－PLIF，用哪种激发光来激发。我看别人有用390nm激发，在420-440nm探测。我目前只有YAG和染料激光器，不知相应的染料到哪里买。另外CH的荧光是不是很难探测，技术难点是什么？

你的YAG有三倍频晶体么？或者Dye的输出带混频么？你查一下Dye的手册，应该可以看到所需的染料型号。或者直接找染料激光器厂家问，就说你要390nm的光，光路需要怎么搭配，要用什么染料。

mukejin

现在Combustion—PLIF做的好就好像只有德国的LaVision一家公司，其他公司的PLIF仅限于示踪PLIF，在火焰中CH的测量要比OH难的多，因为CH的浓度太少了，如果激光能量不够强的话，荧光信号强度很难保证。每种自由基或者分子的荧光激发波段可以有好几种，CH可采用210-220nm的激发波段，接受波长为425-435nm之间，如果信号比较弱，也可以增加点带宽。染料的选择要根据染料激光器泵浦光源特征和光路来确定，采用532和355nm的YAG激光器倍频光来泵浦染料激光器，所需要的染料是不一样的。其实，火焰的PLIF的技术难点在于激发波段的选择，只要相差零点几纳米就可能得不到荧光信号。

zyzyeast

激发波段的选择我觉得不是很困难，因为各种主要被测物质的激发波段都有比较成熟的文献可以参考。有些物质的激发波段很窄，有些则很宽；有的差零点几纳米就没有信号，有的差2，3个纳米也可以捕捉。
我觉得关键难度在于信噪比的把握。有些荧光信号很弱，需要最大程度缩短门宽，提高信噪比。但是门宽短了就很难找到信号的延时位置，这需要实验人员的细致和认真了，在几十个纳秒门宽下要想找到信号的位置可不是一件容易的事[br][br][以下内容由 zyzyeast 在 2007年05月18日 11:24am 时添加] [br]
我找过一次，很巧，印象里不到100纳秒的门宽，一下就找到信号了——那次纯粹是运气

robin

运气不是人人都能碰到的。
LaVision公司的PLIF系统带有一种所谓的激发扫描功能，就是由软件控制染料激光器的输出波长自动进行扫描，同时监测荧光信号的强度。软件自动探测得到最强的荧光信号所对应的激发波长，并且将其纪录下来。用于接下来的荧光光谱测量。

zyzyeast

下面引用由robin在 2007/05/20 10:07am 发表的内容：
运气不是人人都能碰到的。
LaVision公司的PLIF系统带有一种所谓的激发扫描功能，就是由软件控制染料激光器的输出波长自动进行扫描，同时监测荧光信号的强度。软件自动探测得到最强的荧光信号所对应的激发波长，　...

这只是调波长，和调ICCD延时有啥关系。。。totally两个概念

wolf0376

学习了。。。。

gys

谢谢啊 啊哈哈哈哈

wolf0376

版主能不能介绍些有关PLIF定量测量的相关知识啊？