1000倍的速度：用世界上最快的激光摄像机实时拍摄燃烧过程

发布者：贴牌人生 2023-2-25 05:55

通过用短激光束脉冲照亮样品表面，可以拍摄各种化学和物理反应的序列。包括哥德堡大学研究人员在内的一个研究小组现在已经开发出了世界上最快的单次激光照相机，它比今天最现代化的燃烧诊断设备至少要快一千倍。这一发现对于研究碳氢化合物的闪电式燃烧具有巨大的意义。

在不同条件下燃烧的材料会发生什么？为了研究这个问题，研究人员使用了一种激光相机，将材料拍成二维层，称为LS CUP（单次激光片压缩超快摄影）。通过从侧面观察样品，有可能看到在时间和空间上发生了什么反应和排放。研究人员已经使用LS-CUP来研究各种碳氢化合物的燃烧。

哥德堡大学的物理学家与美国和德国的同事一起开发了一种超快激光摄像机，可以以每秒125亿幅图像的创纪录速度制作视频，这比当今最好的激光设备至少快一千倍。这使研究人员能够以前所未有的时间分辨率对燃烧进行说明。

"拍摄的照片越多，我们就能更精确地跟踪事件的进程。碳氢化合物燃料燃烧产生纳米大小的烟尘颗粒、各种光现象和多环芳烃（PAH），这对环境是有害的，"Yogeshwar Nath Mishra说，他是哥德堡大学的研究人员之一，现在他在《光》杂志的一篇文章中介绍了这些成果，《科学与应用》杂志上也发表了一篇科学文章。

来自碳氢化合物的烟尘颗粒构成了星际空间中70%的物质，也是有趣的纳米材料，可应用于电子和能源领域。烟尘颗粒和芳香烃的寿命极短，当它们燃烧起来时，其寿命以纳秒计算。燃烧的特点是极快的反应且不会重复。研究燃烧需要超快的方法来捕捉图像，研究人员现在已经通过这种新的激光照相机实现了这一点。

"以前，当相机被限制在每秒几百万张图像时，问题就出现了。"Yogeshwar Nath Mishra说："制作不同类型的燃烧的二维图片需要重复的激光脉冲，当激光增加能量时，会影响燃烧的温度。"

新的激光相机用一个激光脉冲就能拍出一张独特的照片。图像速度高达100亿张/秒，可以很容易地适应在粒子的整个生命周期内观察所有类型的激光诱导信号。应用范围远远超出燃烧研究，可广泛用于物理学、化学、生物学和医学、能源和环境研究。

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