Исследователи разработали новый лазерный метод, который обеспечивает беспрецедентный вид спреев, таких как те, которые используются для сжигания жидкого топлива в автомобиле, корабле и самолете двигателей. Техника может обеспечить новые проницательности в этих распыляя спреи, которые также используются в различных промышленных процессах, таких как живопись и производства пищевых порошков и лекарств.
«Мы разработали новый метод визуализации, чтобы лучше понять переход из жидкости в газ, что происходит перед сжиганием топлива», — сказал руководитель исследовательской группы Эдуард Беррокаль из отдела физики горения, Департамент физики в Университете Лунда в Швеции. «Эта информация может быть использована для разработки стратегии впрыска топлива умнее, лучше, топливо-воздушная смешение, более эффективное сгорание топлива и, в конечном счете, снизить выбросы загрязняющих веществ от устройства сгорания обычно используется для транспортировки.»
В оптики, оптическое общество журнал для ударопрочных исследования, Беррокаль и его коллеги с факультета физики’ отдел атомной физики описывают новый подход, который сочетает рентген и лазерно-индуцированной флуоресценции, чтобы оценить распыления явлений, которые были ранее не доступны. Флуоресцентные изображения содержат сведения о виде распыляемой жидкости, в том числе его размер и форму, в то время как X-Ray рентгенограммы определить, как жидкость распространяется.
«Как правило, образы распыляя спреи размыто и не содержат информации о интерьер баллончика», — сказал Диего Гено, первый автор бумаги. «Наш новый подход к визуализации позволяет решить эти проблемы и может даже обнаружить меньшее количество жидкости, чем когда-либо были обнаружены, прежде чем с рентгеновскими лучами.»
Увидев в спрее
Спреи очень трудно визуализировать с нормальным светом, потому что их тысячи мелких капелек рассеивают свет во всех направлениях. Рентгеновские лучи, однако также впитал, что позволяет измерять количество жидкости с помощью определения количества рентгеновского излучения, прошедшего через аэрозоль.
Этот тип анализа обычно требует рентгеновского излучения, генерированного крупных синхротронов, которые доступны лишь в нескольких специализированных центрах по всему миру. Однако, исследователи преодолели этот барьер с помощью нового настольного лазерно-плазменный ускоритель, разработанный командой Олле Lundhбыл в отдел атомной физики. Она была конструирована для того чтобы произвести рентгеновские снимки специально для высокого разрешения и временным разрешением рентгеновских изображений.
«Хотя они намного меньше, чем синхрофазотрон, новые лазерные ускорители производят рентгеновские лучи в нужном диапазоне энергий поглощаемых жидкостей, а также можем доставить его в фемтосекундных импульсов, что существенно заморозить движение брызг для визуализации», — сказал Lundhбыл. «Кроме того, поток рентгеновского излучения достаточно высока, чтобы производить хороший сигнал на большой площади.»
В лазерно-плазменного ускорителя, рентгеновские лучи генерируются при фокусировке интенсивного фемтосекундного лазерного импульса в Газе или плазмы предварительно. Исследователи также использовали эти фемтосекундных лазерных импульсов для выполнения двухфотонной флуоресцентной визуализации. Такой подход флуоресценции часто используется в науках о жизни микроскопии для обеспечения высокой контрастности изображения зон субмиллиметрового но редко используется для спреи изображения, которые обычно требуют области визуализации в несколько квадратных сантиметров.
«Двухфотонного визуализации относительно большой площади требует более высокой энергии, сверхкороткими лазерными импульсами», — сказал Беррокаль. «Тот факт, что мы использовали интенсивным фемтосекундным лазерным лучом, чтобы генерировать рентгеновские лучи означало, что мы могли одновременно выполнять рентгеновские и двухфотонной флуоресцентной визуализации. Выполнение этих двух методов визуализации, в то же время с относительно большим просмотрен области не было сделано раньше».
Получив четкое представление
Исследователи сначала протестировали метод генерирования рентгеновских лучей и размещения спрей перед рентгеновской камеры. С первой картинки сразу было заметно, что спрей может быть четко визуализирована. Затем исследователи модифицировали настройки, чтобы добавить двухфотонной флуоресцентной визуализации. Используя комбинированный метод изображения струями воды, созданные автомобильной топливной форсунки произведено более высокую чувствительность измерений, чем было достигнуто при больших синхротронных источников рентгеновского излучения.
«Такой подход визуализации позволит сделать изучение спреи гораздо легче для обоих академических и промышленных исследователей, потому что они будут иметь возможность выполнять исследования не только на горсть синхротронного услуги, но также в различных лазерного плазменного ускорителя лаборатории мира.» пояснил Гено.
Исследователи планируют расширить технику, чтобы получить 3D изображения спреев и изучать, как они развиваются с течением времени. Они также хотите применить его к более сложным и реалистичным спреи, такие как биодизель или этанол прямое впрыскивание спреев, а также для систем брызга использован для газовых турбин.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!