Hochdruck-Zelle 2

Ziel
Zur Untersuchung von Strömungen, Kraftstoffverteilungen oder Mischungsprozessen werden häufig Mischungen aus Fluoreszenz-Tracern und einer nicht-fluoreszierenden „Umgebung“ eingesetzt, um mittels Laser-induzierter Fluoreszenz (LIF) z.B. die Gasströmung visualisieren zu können. Die meisten Tracer zeigen einen erheblichen Einfluss von Druck, Temperatur und Gaszusammensetzung auf ihre Fluoreszenzeigenschaften. Daher ist es für eine quantitative Auswertung solcher Messungen nötig, die Fluoreszenzeigenschaften verschiedener Tracer unter den aufgeführten definierten Umgebungsbedingungen zu kennen. Da Standardkraftstoffe bei Bestrahlung mit ultraviolettem Anregungslicht häufig selbst fluoreszieren, sind Messungen der Fluoreszenzeigenschaften auch dieser Substanzen unter definierten Bedingungen von großem Interesse. Mit diesen Informationen können Verbrennungsprozesse mittels optischer Diagnostik optimiert und damit Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission vermindert werden.

Verfahren
Die mit vier Quarzfenstern ausgestattete Zelle wird von geregelten Massenflüssen der Gase durchströmt und ist für einen Druckbereich bis 40 bar und einen Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 550°C ausgelegt. Die Zelle steht in einem Ofen, wodurch eine möglichst homogene Temperaturverteilung gewährleistet wird. Über ein Verdampfer-System wird der Tracer in den Gasstrom dosiert. Mittels eines zweiten Gasstromes und einer Gasmischkammer können verschiedene Gaszusammensetzung realisiert werden. Als Anregungslaser dienen Nd:YAG-Laser mit Frequenzkonversion bzw. Excimer-Laser. Als Detektionseinheit steht eine ICCD-Kamera mit Spektrometer zur Verfügung. Die erhaltenen spektralen Intensitäten werden mit angepassten Modell-Funktionen verglichen. Für Lebensdauer-Messungen mittels Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC) können auch hochrepetierende gepulste ps-Lasersysteme und ein entsprechender Fasersensor verwendet werden.

Veröffentlichungen
F. Zimmermann, W. Koban, C. M. Roth, D.-P. Herten, and C. Schulz "Fluorescence lifetime of gas-phase toluene at elevated temperatures," Chem.  Phys. Lett. 426, 248-251 (2006).

Kontakt
apl. Prof. Dr. Thomas Dreier, Tel.: +49 (0)203 379 8072, IVG