Ultra yüksek hızlı tek atışlı bir lazer kamera, hidrokarbonların nasıl yandığını şimdiye kadarki en büyük ayrıntıyla görüntüledi. Teknik, yanma sırasında meydana gelen süreçlere yeni bir ışık tutmanın yanı sıra, fizikçiler ve mühendislerden oluşan bir ekip tarafından geliştirildi. California Institute of Technology ABD’de Gothenburg Üniversitesi İsveç'te ve Friedrich Alexander Üniversitesi Erlangen-Nürnberg Araştırmacılar, Almanya'da - sıcak plazma, sonolüminesans ve nükleer füzyon gibi modern fizikteki temel gizemlerin çözülmesine yardımcı olabileceğini söylüyor. Teknoloji, biyomedikal görüntüleme ve ışığın malzemelerde gerçek zamanlı olarak nasıl yayıldığını gözlemlemek için de faydalı olabilir.
Hidrokarbonlar yandığında üretilen polisiklik aromatik hidrokarbon (PAH) molekülleri ve is parçacıklarının ömürleri son derece kısadır (nanosaniye mertebesinde) ve genel olarak yanma reaksiyonları çok hızlı ve tek seferliktir, yani tekrarlanmazlar. Bu nedenle yanmayı incelemek, bu süreçleri yakalamak için ultra hızlı görüntüleme gerektirir.
Araştırmacılar, liderliğindeki Yogeshwar Nath Mishra, saniyede 12.5 milyar görüntü gibi rekor bir hızda videolar üreterek tam da bunu yapabilen bir lazer kamera yarattı. Bu, saniyede bir milyon kare (fps) ile sınırlı olan mevcut yüksek hızlı tekniklerden en az bin kat daha hızlıdır. Yeni cihaz, tek atış lazer levha sıkıştırılmış ultra hızlı fotoğrafçılık (LS-CUP) adı verilen bir teknik kullanarak bir malzemeyi iki boyutlu bir katmanda fotoğraflayarak çalışır.
Yöntem, bir milyon fps'ye ulaşmak için birden fazla darbe kullanan önceki tekniklerin aksine, bir numune üzerine tek bir nanosaniye süreli lazer darbesinin ateşlenmesine dayanmaktadır. Bu darbeler, lazer sisteme enerji ve ısı ekledikçe kurumun fiziksel ve optik özelliklerini değiştirebilir.
Mishra, "Teknik, (çevre için tehlikeli olan) PAH moleküllerinin floresans ömürleri, kurum nanoparçacık boyutları, kurum kümesi boyutları ve parçacık sıcaklığı gibi yanma sırasında meydana gelen hızlı dinamiklerden kritik parametreleri çıkarmamızı sağlıyor" diye açıklıyor. "İlk kez 2 milyar fps'de PAH'ların tek seferlik 1.25D görüntüsünü aldık ve lazer saçılma görüntülerinden bu hidrokarbonların boyutunun haritalarını elde ettik."
İki görüntüleme yöntemini birleştirme
Ekip bu çalışmada iki görüntüleme yöntemini birleştirdi: lazer levha (LS) görüntüleme ve sıkıştırılmış ultra hızlı fotoğrafçılık (CUP). Mishra, "Bir lazer levha, temelde bir 2B numunenin 3B düzlemiyle kesişir" diye açıklıyor. "Bu nedenle, türbülans ve farklı kimyasal türler arasındaki etkileşim gibi, sondalanan düzlemde meydana gelen dinamiklerin uzamsal ve zamansal bir profilini sağlar. Tek çekimlik görüntüleme gerçekleştirmek için standart bir çizgi kamera görüntüsüne sıkıştırılmış bir algılama algoritması uyguluyoruz” diyor. Fizik dünyası.
Mishra, kameranın PAH ve kurum gibi kimyasal türleri nanosaniyeden nanosaniyenin altına kadar gerçek zamanlı olarak çekebileceğini ekliyor. "Bir milyar fps ile kurumun PAH'tan nasıl geliştiğini görmek mümkün. Diğer bir avantaj da, kameranın iki yüksek hızlı kanalı olduğu için iki türü aynı anda kaydedebiliyor olmamız; bu, kantitatif görüntüleme için son derece yararlı bir şey.”
Yakıt akışı, basınç ve ısı dalgalanmaları, roket motorlarında yanma salınımlarını yönlendirir
Çalışmalarını bildiren araştırmacılara göre Işık: Bilim ve Uygulamalar, yeni kamera, yanma araştırması için önceden var olan düzlemsel görüntüleme yöntemleriyle birleştirilebilir. Bu tür çalışmaların yanı sıra LS-CUP, hidrojen yanması, plazma destekli yanma ve metal tozu yanması gibi gerçek zamanlı gözlemler için de kullanılabileceğini söylüyorlar.
Gelecekteki çalışmalara gelince, Mishra kendisi ve meslektaşlarının şimdi mevcut şemalarıyla iki kanallı floresan anizotropi uygulayarak femtosaniye süreli darbeler kullanarak PAH molekülü boyutlandırması için gerçek zamanlı ultra hızlı görüntüleme gerçekleştirmeyi arayacaklarını söylüyor. Mishra, "Bir dizi teknolojik uygulama için karbon bazlı nanomalzemelerin üretilmesi için gerekli olabilecek süreçler olan kurum oksidasyonu ve grafitleştirmede yüksek lazer akıcılığının etkisini de inceliyoruz" diyor.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/ultrafast-laser-camera-images-combustion-in-real-time/
