時間分解高精度火炎温度計のための線形励起インジウム蛍光イメージング

Linearly excited indium fluorescence imaging for temporally resolved high-precision flame thermometry.

• Bolang Fang
• Kunpeng Luan
• Jinfeng Ye
• Zhenrong Zhang
• Guohua Li
• Sheng Wang
• Bo Tao
• Jun Shao
• Weiwei Cai
• Zhiyun Hu

抄録

2線原子蛍光(TLAF)は2次元(2D)火炎温度測定のための有望な手法であるが、直線領域で励起した場合のSNRが低いか、あるいは消光効果と非線形領域での非線形挙動に悩まされる。しかし、線状領域で励起されたときのS/N比（SNR）が低いか、非線状領域では消光効果と非線形挙動に悩まされている。本研究では、このような制約を克服するために、レーザー光源を用いた新しいTLAFモダリティを開発することを目的としています。この実験では、10Hzレートのインテンシファイアカメラのマイクロチャンネルプレート(MCP)とレーザーを同期させることにより、1msの取得時間内に最大SNR〜14の線形励起蛍光画像を得ることができました。達成されたSNRは、従来の非線形TLAF実装に匹敵し、従来の線形TLAFアプローチよりも優れていました。このアプローチは、線形励起されたインジウム蛍光画像を記録するための新しいソリューションを提供し、TLAFを初めて時間的に分解された高精度な2次元温度計にすることが期待されます。

Two-line atomic fluorescence (TLAF) is a promising technique for two-dimensional (2D) flame thermometry. However, it suffers either from a low signal-to-noise ratio (SNR) when excited in the linear regime or a quenching effect and nonlinear behavior in the nonlinear regime. This work aims to develop a new TLAF modality, which can overcome the aforementioned limitations based on a specifically designed laser source that can generate long pulses (∼400) with a moderate energy of ∼0.9µ and operate at a repetition rate up to ∼22. A proof-of-concept experiment was conducted and linearly excited fluorescence images with an SNR up to ∼14 were obtained within 1 ms acquisition time by synchronizing the laser with the microchannel plate (MCP) of a 10 Hz-rate intensified camera. The SNR achieved was comparable to that of a traditional nonlinear TLAF implementation and superior to a conventional linear TLAF approach. This approach offers a novel solution for recording linearly excited indium fluorescence images and is expected to make TLAF a temporally resolved and high-precision 2D thermometry for the first time.