MARC

 008240306s2021        s  |          s        0000c|  eng  d
■001000016932664
■00520240214100528
■006m          o    d                
■007cr
■020    ▼a9798379843687
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30505151
■035    ▼a(MiAaPQ)Purdue14497758
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■08204▼a004
■090    ▼a전자도서(박사논문)
■1001  ▼aTancin,  Ryan  J.
■24510▼aUltrafast  Laser-Absorption  Spectroscopy  in  the  Mid-Infrared  for  Spatiotemporally  Resolved  Measurements  of  Gas  Properties▼h[electronic  resource]▼cRyan  J  Tancin
■260    ▼a[S.l.]▼bPurdue  University.  ▼c2021
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2021
■300    ▼a1  online  resource(p.181  )
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Goldenstein,  Christopher  S.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Purdue  University,  2021.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aLaser-absorption  spectroscopy  (LAS)  is  widely  used  for  providing  non-intrusive  and  quantitative  measurements  of  gas  properties  (such  as  temperature  and  absorbing  species  mole  fraction)  in  combustion  environments.  However,  challenges  may  arise  from  the  line-of-sight  nature  of  LAS  diagnostics,  which  can  limit  their  spatial  resolution  and  can  complicate  accurate  interpretation  of  LAS  measurements.  Further,  time-resolution  of  such  techniques  as  scanned  direct-absorption  or  wavelength-modulation  spectroscopy  is  limited  by  the  scanning  speed  of  the  laser  and  the  optical  bandwidth  is  often  limited  by  a  combination  of  a  laser's  intrinsic  tunability  and  its  scanning  speed.  The  work  presented  in  this  dissertation  investigated  how  recent  advancements  in  mid-IR  camera  technology  and  lasers  can  be  leveraged  to  expand  the  spatial,  temporal,  and  spectral  measurement  capabilities  of  LAS  diagnostics.  In  addition,  the  high-pressure  combustion  chamber  (HPCC)  and  high-pressure  shock  tube  (HPST)  were  designed  and  built  to  enable  the  study  of,  among  others,  energetic  material  combustion,  spectroscopy,  non-equilibrium  and  chemistry  using  optical  diagnostics.A  brief  overview  of  laser  absorption  spectroscopy  is  provided.  The  fundamental  principles  of  absorption  spectroscopy  and  statistical  mechanics  are  described.  Various  physical  and  instrumental  broadening  mechanisms  which  are  relevant  to  this  dissertation  are  discussed.The  design  and  initial  application  of  the  HPCC  is  also  presented  in  this  work.  The  HPCC  exhibits  several  unique  design  attributes  which  mitigate  some  of  the  challenges  which  complicate  optical  characterization  of  flames  at  high-pressure.  The  HPCC  employs  a  flangeless  and  weldless  design  to  provide  a  compact,  easy  to  access,  and  relatively  light  weight  (for  its  size  and  pressure  capability)  test  chamber.  It  is  capable  of  operating  at  pressures  from  vacuum  to  206  bar,  and  it  enables  laser  or  wire  ignition  of  propellants  and  energetic  materials  to  be  preformed.  Some  of  the  HPCC's  testing  capabilities  are  demonstrated  via  optical  characterization  of  laser-ignited  HMX  flames.  Laser-absorption-spectroscopy  measurements  of  temperature  and  CO  at  2  bar  and  high-speed  IR  imaging  and  at  pressures  from  2  to  25  bar  are  presented.The  design  and  initial  application  of  a  mid-infrared  laser-absorption-imaging  (LAI)  technique  for  two-dimensional  (2D)  measurements  and  tomographic  reconstruction  of  gas  temperature  and  CO  in  laminar  flames  is  presented.  In  this  technique,  the  output  beam  from  a  quantum-cascade  laser  (QCL)  is  expanded,  passed  through  the  test  gas,  and  imaged  in  2D  using  a  high-speed  mid-infrared  camera.  The  wavelength  of  the  QCL  is  scanned  across  the  P(0,20)  and  P(1,14)  transitions  of  CO  near  4.8  µm  at  50  Hz  to  provide  2D  measurements  of  path-integrated  gas  temperature  and  CO  column  density  across  over  3,300  lines-of-sight  simultaneously.  This  enabled  the  first  sub-second  (0.1  s),  high-resolution  (140  µm),  2D  laser-absorption  measurements  and  tomographic  reconstruction  of  flame  temperature  and  CO  mole  fraction  using  mid-infrared  wavelengths.  Prior  to  entering  the  test  gas,  the  beam  was  reflected  off  two  diffusers  spinning  at  90,000  RPM  (≈9400  rad/s)  to  break  the  laser's  coherence  and  prevent  diffraction-induced  image  artifacts.  This  technique  was  validated  with  measurements  of  CO  in  an  isothermal  jet  and  then  demonstrated  in  laminar,  partially  premixed,  oxygen-ethylene  flames  despite  large  background  emission  from  soot  and  combustion  products.Next,  the  development  of  an  ultrafast  (i.e.,  femtosecond),  mid-infrared,  laser-absorption  diagnostic  and  its  initial  application  to  measuring  temperature,  CO,  and  CH4  in  flames  is  presented.  This  diagnostic  offers  several  unique  advantages:  (1)  ultrafast  (sub-nanosecond)  time  resolution,  (2)  access  to  strong  fundamental  absorption  bands  located  throughout  the  mid-IR  using  a  single  light  source  and  camera,  and  (3)  potential  for  single-shot,  spatially  resolved  (1D)  thermometry  and  species  measurements  at  5  kHz.  The  diagnostic  employs  a  Ti:sapphire  oscillator  emitting  55-fs  pulses  near  800  nm  which  were  amplified  and  converted  into  the  mid-infrared  though  optical  parametric  amplification  (OPA)  at  a  repetition  rate  of  5  kHz.  The  pulses  were  directed  through  the  test  gas  and  focused  into  an  imaging  spectrometer  where  they  were  dispersed  and  recorded  using  a  high-speed,  mid-infrared  camera.
■590    ▼aSchool  code:  0183.
■650  4▼aData  processing.
■650  4▼aTomography.
■650  4▼aSpectrum  analysis.
■650  4▼aLasers.
■650  4▼aAnalytical  chemistry.
■650  4▼aChemistry.
■650  4▼aMedical  imaging.
■650  4▼aOptics.
■690    ▼a0486
■690    ▼a0485
■690    ▼a0574
■690    ▼a0752
■71020▼aPurdue  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-01B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0183
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2021
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16932664▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서