[发明专利]纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的方法及实现该方法的装置

权利要求书

1.纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的方法，其特征是：它由以下步骤实现：

步骤一、将预混罐中的混合可燃气体通入石英管中，并在石英管口处将混合气体点燃，形成本生灯火焰，并使混合可燃气体的流速处于超临界状态；

步骤二、采用纳秒激光器发射激光光束，并将所述纳秒激光光束聚焦在步骤一所述的混合可燃气体的未燃区域，诱导混合可燃气体产生等离子体，实现提高火焰稳定极限。

2.实现权利要求1所述的纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的装置，其特征是：它包括N₂气瓶（4）、O₂气瓶（5）、CH₄气瓶（6）、预混罐（7）、石英管（9）、Nd:YAG激光器（10）、反射镜（11）、分光镜（12）和透镜（13）；

N₂气瓶（4）的出气口与预混罐（7）的N₂进气口连通；所述O₂气瓶（4）的出气口与预混罐（7）的O₂进气口连通；所述CH₄气瓶（4）的出气口与预混罐（7）的CH₄进气口连通；预混罐（7）的出气口与石英管（9）的末端连通；

Nd:YAG激光器（10）产生的激光经反射镜（11）反射至分光镜（12），经分光镜（12）分成反射光和透射光；所述一号反射光出射至外部；透射光入射至透镜（13）；经透镜（13）聚焦至石英管（9）的出气口上。

3.根据权利要求2所述的纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的装置，其特征在于它还包括调焦望远镜（16）和ICCD（15），所述本生灯火焰产生的光经调焦望远镜（16）成像到ICCD（15）上。

4.根据权利要求3所述的纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的装置，其特征在于它还包括双通道能量计（2），一号反射光入射至双通道能量计（2）的探头。

5.根据权利要求4所述的纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的装置，其特征在于它还包括计算机（1）和延时发生器（14），所述延时发生器（14）的延时信号输出端与Nd:YAG激光器（10）的延时信号输入端、双通道能量计（2）的延时信号输入端、ICCD（15）的延时信号输入端连接；所述计算机（1）的图像信号输入端与ICCD（15）的图像信号输出端连接。

6.根据权利要求5所述的纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的装置，其特征在于它还包括流量控制器（3）和三个电控阀，所述三个电控阀分别设置在N₂气瓶（4）的出气口处、O₂气瓶（5）的出气口处和CH₄气瓶（6）的出气口处；所述流量控制器（3）的三个控制信号输出端与三个电控阀的控制信号输入端连接。

7.根据权利要求6所述的纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的装置，其特征在于Nd：YAG激光器输出激光的波长为1064nm或532nm；输出的脉冲能量在40mJ～200mJ之间；重复频率为100Hz～500Hz；脉冲宽度为5ns～20ns。

8.根据权利要求7所述的纳秒激光诱导等离子体提高气体碳氢燃料稳燃极限的装置，其特征在于透镜（13）将光束聚焦至石英圆管中轴线上，位于石英管（9）的管口处与从该管口起向上3倍管径的高度范围内。