據外媒報道，瑞典研究人員開發出一種基於(yu) 激光的新方法，提供前所未有的噴霧視圖，讓大家更加了解霧化噴霧，例如在汽車、輪船和飛機發動機中，液體(ti) 燃料燃燒時的噴霧過程。在各類工業(ye) 過程中，也經常會(hui) 用到霧化噴霧技術，如噴漆、生產(chan) 食品粉末和藥物。

“我們(men) 開發新的成像方法，從(cong) 而進一步了解燃料燃燒前從(cong) 液體(ti) 到氣體(ti) 的轉變。”瑞典隆德大學(Lund University in Sweden)物理係燃燒物理分係研究小組組長Edouard Berrocal表示，“利用這些信息，可以製訂出更智能化的燃料噴射策略，優(you) 化燃料-空氣混合比，提高燃燒效率，最終減少運輸應用中常用燃燒設備的汙染物排放。”

據介紹，新方法綜合利用X射線和激光誘發的熒光，對霧化噴霧現象進行觀察和量化。這是以前無法做到的。通過熒光圖像，可以看清噴射液體(ti) 的詳細特征，包括大小和形狀。同時，X射線圖片可以量化液體(ti) 分布狀況。

研究人員Diego Guenot表示：“通常情況下，所得到的霧化噴霧圖像都很模糊，無法具體(ti) 了解內(nei) 部的噴霧情況。采用我們(men) 的新成像方法，可以解決(jue) 這些問題，比起以前的X射線探測值，甚至可以探測到數量更少的液體(ti) 。”

觀測噴霧過程

噴霧過程很難在正常光下可視化，因為(wei) 成千上萬(wan) 的液滴會(hui) 將光散射至各個(ge) 方向。鑒於(yu) X射線光束能夠被吸收，通過檢測噴霧過程中的X射線輻射量，有可能測量出液體(ti) 數量。此類分析通常需要用到由大型同步加速器產(chan) 生的X射線，然而，全球隻有少數幾個(ge) 專(zhuan) 業(ye) 機構擁有這種加速器。研究人員采用新型桌麵激光等離子加速器來克服這一障礙。該加速器由原子物理係Olle Lundh的團隊開發設計，旨在為(wei) 高分辨率和時間分辨率的X射線成像定製X射線。

Lundh說:“盡管比同步加速器要小很多，但是，新型激光加速器所產(chan) 生的X射線能量範圍適宜，使其可以被液體(ti) 吸收，並以飛秒脈衝(chong) 的形式傳(chuan) 送，基本定格噴霧移動軌跡以進行成像。此外，X射線通量足夠高，可以在較大範圍內(nei) 產(chan) 生良好的信號。”

在激光等離子加速器中，將高強度飛秒激光脈衝(chong) 聚焦至氣體(ti) 或預先形成的等離子體(ti) 中，從(cong) 而產(chan) 生X射線。研究人員還利用飛秒激光脈衝(chong) 進行雙光子熒光成像。這種熒光方法常在生命科學顯微鏡中使用，以提供亞(ya) 毫米級高對比度圖像，但很少用於(yu) 噴霧成像，因為(wei) 這通常需要幾平方厘米的成像麵積。

Berrocal表示：“在相對較大的範圍內(nei) 進行雙光子成像，需要更多能量和超短激光脈衝(chong) 。我們(men) 利用高強度飛秒激光束來產(chan) 生X射線，因此，可以同時進行X射線和雙光子熒光成像。在相對較大的範圍內(nei) ，同時執行這兩(liang) 種成像方式，這是以前做不到的。”

獲得清晰的視圖

首先，研究人員將噴霧器置於(yu) X射線攝像機前，測試這項技術。通過X射線，在第一張圖像中，可以清晰地看到噴霧狀態。接著，研究人員調整設置，增加雙光子熒光成像。

與(yu) 大型同步X射線源相比，采用這種綜合技術，在對汽車燃油噴射器產(chan) 生的射流進行成像時，測量靈敏度更高。Guenot解釋說：“采用這種成像方法，更便於(yu) 學術和工業(ye) 研究人員進行研究。因為(wei) 他們(men) 不僅(jin) 可以利用屈指可數的同步加速器設備，也可以在全球多個(ge) 激光等離子加速器實驗室中進行研究。”

研究人員計劃繼續開發這項技術，以獲得三維噴霧圖像，並研究其變化趨勢。另外，他們(men) 希望將其應用於(yu) 更具挑戰性和現實意義(yi) 的噴霧器，如生物柴油或乙醇直接噴射噴霧器，以及燃氣輪機噴霧係統。