Лазерный магнитный резонанс. ЛМР). Схема лазерного спектрометра магнитного резонанса с внутренним поглощением: 1- магнит; 2- модуляционные катушки; 3- прерыватель; 4- диэлектрический расщепит ель; 5- лазерная труба; 6- поглощающая труба.
Резонатор образован зеркалами С и Д. Полиэтиленовый вращающийся лучерасщепитель 4 (толщина 0.5 мм) делает излучение лазера линейно поляризованным.
Вращение лучеращепителя позволяет создать распределение поляризации по отношению к внешнему магнитному полю. Отраженная мощность от лучеращепителя попадает на детекторы А и В. Детектор А служит для удержания частоты лазера на вершине контура. Детектор В регистрирует сигнал поглощения. Модуляционная катушка 2, надетая на полюсы магнита 1 создает магнитную модуляцию частотой 83 Гц. В качестве детектора использована ячейка Голея. Сигнал с этой ячейки подавался на фазовый детектор. ЛМР подобен двум другим методам магнитной спектроскопии: ЭПР и ЯМР. Метод ЯМР основан на резонансном поглощении веществом радиочастотного излучения, которое обусловлено энергетическими переходами между уровнями ядерного спина.
По методу ЭПР наблюдают резонансное поглощение в области более коротких длин волн (0.1 – 10 см), которые обусловлены переходами между уровнями электронных спинов. В лазерном магнитном резонаторе используется излучение лазеров в субмиллиметровом и инфракрасном диапазонах, чтобы вызвать резонансные переходы между вращательными или колебательно-вращательными уровнями в парамагнитных молекулах.
Разнообразие лазеров позволило создать лазерные спектрометры магнитного резонанса (ЛСМР) с различным диапазоном, такие спектрометры отличаются по некоторым техническим особенностям, но общая их структура одинакова. Масс-спектрометрия молекулярного пучка. Использование молекулярного пучка для исследования пламен устраняет некоторые недостатки микрозондовой техники.
Например, процессы протекающие на стенке пробоотборника исключаются полностью, поскольку частицы в молекулярном пучке не соударяются. Это преимущество позволяет определять в пламенах концентрации атомов, радикалов и пероксидов, что невозможно при использовании микрозонда. Бревер применил метод масс-спектрометрии молекулярного пучка для исследования структуры пламен, горящих при атмосферном давлении и больших давлениях. Установка состоит из двух последовательно расположенных осесимметричных конусов и связанных с ними соосно двух коллимационных щелей, за которыми следует ионизационная коробка масс-спектрометрического анализатора.
Несмотря на значительные успехи теоретических работ, посвященных вопросу формирования молекулярного пучка, все же оптимальное расстояние между вершинами конусов, как и оптимальный угол раствора конусов продолжают оставаться эмпирически подбираемыми величинами. Вся система помещается в секционированную трубу, из которой ведется непрерывная секционная откачка с нарастанием глубины вакуума от секции к секции.
Например, в пространстве между входным конусом и скиммером давление не должно быть меньше (4-2,7)* 10-1 Па. Молекулярный пучок формируется скиммером и после первой диафрагмы модулируется, что обеспечивает значительное улучшение отношения полезного сигнала анализатора к сумме разнообразных шумов. Схема формирования молекулярного пучка: 1- входной конус; 2- скиммер; 3- щели коллиматоров; 4- заслонка; 5- щели масс- спектрометра; 6 электронный пучок.
Чувствительность установки зависит от интенсивности молекулярного пучка и чувствительности масс-спектрального анализатора. Этим методом удается обнаружить в пламенах частицы с концентрацией 1013 см-3. Применение этого метода для исследования пламен, однако, создает некоторые неудобства и имеет недостатки. Частью они обусловлены формой напускного конуса, геометрические параметры которого определяются оптимальными условиями формирования молекулярного пучка, но эти условия являются неблагоприятными для зондирования пламен.
Так при введении в пламя входного конуса с оптимальным углом раствора возникают аэродинамические и тепловые помехи. Однако Биорди с сотрудниками установили, что входной конус с углом раствора 60 градусов позволяет производить отбор проб с точностью, не уступающей микропробоотборнику. Благодаря быстродействию (время формирования пучка составляет с, что меньше времени релаксации и гибели подавляющего числа известных радикалов) этот метод в ряде случаев остается единственным для исследования быстропротекающих процессов.
ВЫВОД. Применение различных методов диагностики пламен позволяет получать исследователям разнообразные данные, несущие информацию о таких характеристиках пламени, как: температура, концентрация различных веществ, соединений и заряженных частиц; получать сведения о температурных, концентрационных полях, структуре пламени, полях скоростей. Каждая методика исследования имеет свои рамки применения, свои достоинства и недостатки.
Полученная в результате применения этих методик информация используется учеными в дальнейшем развитии науки о горении – ложится в основу новых теорий, а также является критерием проверки существующих. Также, некоторые методы диагностики пламени играют важную роль в сфере промышленного использования процессов горения как базовый инструмент средств контроля определенных параметров технологического процесса. Развитие методов диагностики пламен обуславливалось как развитием представлений о физике протекающих процессов, совершенствованием существующих методик, так и появлением принципиально новых приборов, становившихся базой для передовых методик диагностики.
В настоящее время развитие электроники и компьютерной техники позволяет, как улучшать техническую базу существующих устройств диагностики, так и конструировать новые автоматические комплексы для регистрации и обработки экспериментальных данных, оказывающих значительную помощь в научно-исследовательской работе.