飞秒激光成丝诱导分子光谱方法及其在环境检测中的应用研究

基本信息
批准号:11674124
项目类别:面上项目
资助金额:73.00
负责人:金明星
学科分类:
依托单位:吉林大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘航,李苏宇,石喆,柯达,李庆仪,王禹苏,张云峰,李彦华
关键词:
环境检测成丝非线性过程飞秒激光等离子体荧光
结项摘要

Since the spectrum technique of fluorescence induced by femtosecond laser filamentation has high spatial (several tens of microns) and temporal (picosecond magnitude) resolution, and can effectively detect various components at the same time, it is of great importance for the diagnosis of combustion and plasma process containing free radicals with short lifetime. In this project, we attempt to control the filament shape by adjusting the laser parameters, adjust the filament length by introducing chirped Bessel-gaussian beam and change the filament lifetime by adopting double (multiple) pulse technique, so as to conduct the research on the fluorescence spectral of molecules (oxysulfide, oxynitride, oxycarbide and other pollutant molecules in atmosphere) induced by the femtosecond laser filamentation, and get deeper insight into the mechanism of interaction of ultrashort laser pulses with atoms and molecules, and the molecular structure and radiation characteristics in plasma environment. In addition, we will investigate the mechanism of fluorescence emission of these molecules and the influence of gas flow, temperature, gas pressure, relative humidity and other meteorological parameters on the fluorescence emission, explore the way to enhance fluorescence emission and improve the detection sensitivity, getting deeper insight into the mechanism of the interaction of ultrashort laser pulses with atoms and molecules. On this basis, we utilize the filament-induced fluorescence to detect the pollutants in real atmospheric environment and during the combustion of fossil fuels, obtaining its composition and space-time distribution, which lays the foundation for the development of laser induced fluorescence detection technique to quantitatively analyze the composition of various pollutants in atmospheric environment simultaneously.

飞秒激光成丝诱导荧光光谱技术具有很高的空间(几十微米)和时间(皮秒量级)分辨能力,而且能同时有效地完成对多种成分探测,这对诊断存在短寿命自由基的燃烧和等离子体过程极为重要。本项目提出通过调节激光参数来控制丝的形态,引入初始啁啾的贝塞尔-高斯整形光束控制丝的长度,同时采用双(多)脉冲技术的方法改变丝的寿命,开展对飞秒激光脉冲成丝诱导分子(硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等大气污染物分子)产生的荧光光谱研究,深入地了解超短激光脉冲与原子分子相互作用机制和等离子体环境中的分子结构和辐射特性。此外,我们将研究这些分子荧光发射机制以及气体流动、气温、气压等气象参数对荧光发射的影响,探求增强荧光发射并提高探测灵敏度的途径。在此基础上利用成丝诱导荧光对真实大气环境中以及化石燃料的燃烧过程中的污染物进行检测,获得其成分和时空分布等信息,为发展能够同时定量分析环境中污染物成分的成丝诱导荧光技术奠定基础。

项目摘要

飞秒激光成丝诱导荧光光谱技术具有很高的空间(几十微米)和时间(ps量级)分辨能力,而且能同时有效地完成对多种成分探测,这对诊断存在短寿命自由基的燃烧和等离子体过程极为重要。这一特点为实时、高效、精准、安全、环保地监测大气环境提供了极好的平台。在本项目中,我们主要开展了以下研究:1. 研究了飞秒激光脉冲在含有微量污染物(如硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、苯类、烷类等分子)的空气中成丝过程,并探测成丝过程中的这些分子的荧光发射;2. 通过调节激光初始能量、脉宽、束腰、偏振特性、啁啾等参数,采用贝塞尔-高斯光束、双(多)脉冲技术寻求对控制丝的长度、寿命以及形态的最佳方案; 3. 研究一氧化碳、苯类、烷类等分子荧光发射机制以及气体流动、气温、气压等气象参数对其荧光发射的影响,发现了几种增强荧光发射并提高探测灵敏度的途径;4. 发展了分析和处理光谱数据的方法,实现提高数据精度并计算等离子体密度、电子温度等参量的功能。通过这些研究,我们深入地了解超短激光脉冲与原子分子相互作用机制和等离子体环境中的分子结构和辐射特性,并在此基础上利用成丝诱导荧光对真实大气环境中以及化石燃料的燃烧过程中的污染物进行检测,获得其成分和时空分布等信息。这一研究为发展能够同时定量分析环境中污染物成分的成丝诱导荧光技术奠定基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
2

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
3

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019
4

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

DOI:10.11821/dlyj201810008
发表时间:2018
5

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

DOI:10.19650/j.cnki.cjsi.J2007019
发表时间:2021

金明星的其他基金

批准号:10374037
批准年份:2003
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:11474129
批准年份:2014
资助金额:100.00
项目类别:面上项目
批准号:10974069
批准年份:2009
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
批准号:10174026
批准年份:2001
资助金额:6.00
项目类别:面上项目
批准号:19204006
批准年份:1992
资助金额:3.50
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

飞秒光丝诱导空气反波导中的激光成丝及其控制研究

批准号:11774038
批准年份:2017
负责人:郝作强
学科分类:A2204
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

飞秒激光成丝在燃烧场中诱导的相干激射及其在远程燃烧诊断中的应用研究

批准号:11904315
批准年份:2019
负责人:李紫婷
学科分类:A2204
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
3

飞秒脉冲激光序列在空气中的成丝传输

批准号:11574387
批准年份:2015
负责人:鲁欣
学科分类:A2203
资助金额:73.00
项目类别:面上项目
4

飞秒激光成丝在云室中诱导降雪物理机制的实验和理论研究

批准号:61475167
批准年份:2014
负责人:孙海轶
学科分类:F0506
资助金额:82.00
项目类别:面上项目