سانديا هو مختبر متعددة برنامج تديره شركة سانديا، وهي شركة لوكهيد مارتن الشركة، لإدارة الأمن النووي الوطني بموجب عقد DE-AC04-94-AL85000. وأيد العمل أيضا من قبل وزارة الطاقة الأميركية، مكتب علوم الطاقة الأساسية في إطار مشروع أبحاث المجموعة الصغيرة احدة محقق (منحة رقم DE-SC0002619) الأستاذ Violi (جامعة ميشيغان، آن أربور). ويدعم KRW من قبل برنامج بحوث الوظيفي المبكر تحت وزارة الطاقة الأميركية العقد رقم DE-AC02-05CH11231 زارة الطاقة، مكتب العلوم. يتم اعتماد مصدر الضوء المتقدم من قبل مدير مكتب العلوم ومكتب علوم الطاقة الأساسية، من وزارة الطاقة في الولايات المتحدة بموجب العقد رقم DE-AC02-05CH11231. يقر KKH الدعم المستمر لجزء من هذا البحث من قبل DFG بموجب عقد KO 1363/18-3.

1. تجارب المرحلة الغاز <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إشعال الضغط المنخفض خلط لهب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن مياه التبريد تتدفق من خلال الموقد واللهب غرفة الجدار والتي يتم ضخها غرفة اللهب وصولا الى ~ 0.1 م بار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء 1 لتر / دقيقة من الأرجون تدفق وتدفق 1.5 لتر / دقيقة من الأكسجين من خلال سطح الموقد والحفاظ على ضغط 80 م بار (60 عربة) في غرفة اللهب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع الشاعل الأسلاك الساخنة على سطح الموقد؛ ضبط تدفق الهيدروجين إلى 0.4 لتر / دقيقة، وبسرعة تفعيل الشاعل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد اشتعال، إيقاف الشاعل الأسلاك الساخنة، وإعادة وضعها بعيدا عن الموقد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء التدفقات المرجوة من الأرجون والأكسجين والهيدروجين والوقود. ضبط ضغط لتتناسب مع ظروف الشعلة الهدف [عادة 20-40 م بار (15-30 عربة)]. ملاحظة: يتم توفير الظروف للهب النيران الفردية في الأدب الأصلي. على سبيل المثال، للتدفقات ألين متكافئة وpropyne النيران هيالمدرجة في هانسن وآخرون 22. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اكتساب الكفاءة التأيين الضوى (فطيرة) المنحنيات - المسح الضوئي للطاقة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عند الضغط في حجرة التأين هو ≤ 10 -6 م بار، وتطبيق الفولتية إلى البصريات أيون من مطياف الكتلة الساعة من الطيران وكاشف لوحة متناهية وفتح الصمامات beamline. ملاحظة: استخدمت التجارب المعايرة في وقت سابق (لا يظهر في شريط الفيديو) للعثور على إعدادات الجهد لتحقيق الأداء الأمثل للمطياف الكتلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء برنامج ابفيف الحصول على البيانات &quot;العام Interface.vi&quot; (الشكل 2) ونقل الموقد إلى الموضع المطلوب باستخدام &quot;موتور&quot; التبويب في البرنامج. ملاحظة: تم تطوير هذا الرمز ابفيف في beamline ومتاحة عند الطلب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام &quot;الجنرال&quot; التبويب لتحديد معالم المسح الضوئي، أي عدد من الخطوات في فولت من طاقة الفوتون. عادة، حجم خطوة من 0.05 فولت هوالمستخدمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام &quot;ALS&quot; التبويب لتعيين طاقة الفوتون إلى القيمة بداية المطلوب، وتحديد &quot;ALS الطاقة&quot; لتكون &quot;النشط&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على لوحة &quot;السيطرة&quot;، وتفعيل &quot;K6485&quot; لقراءة photocurrent يقاس الثنائي الضوئي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على &quot;P7886&quot; علامة التبويب، استخدم زر &quot;مجموعة معلمات&quot; لتعيين عدد من الاحتلالات (عادة ما بين 2 و 2 19 21)، وعدد من صناديق (عادة 48K)، وعرض بن (500 psec). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدخال مسار ملف صالح واسم، وانقر على زر &quot;ابدأ&quot; لبدء عملية الحصول على البيانات الكمبيوتر التي تسيطر عليها. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اقتناء وسائل الأطياف - الشعلة المسح الضوئي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق الفولتية أما بمسح الطاقة للبصريات أيون من مطياف الكتلة الساعة من الطيران ولوحة متناهية كاشف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح الصمامات beamline للسماح شعاع الفوتون في الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح ACQ البيانات ابفيفبرنامج uisition &quot;Interface.vi العام&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام &quot;موتور&quot; التبويب في البرنامج، واستخدام &quot;ببطء&quot; لتحريك سطح الموقد أقرب وقت ممكن إلى مخروط أخذ العينات، وتحديد هذا الموقف بأنه &quot;المنشأ&quot;. تعريف المحرك ليكون &quot;النشطة&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدامها ل&quot;الجنرال&quot; التبويب لتحديد معالم المسح الضوئي، أي عدد من الخطوات في الحركة ملم من الموقد. القيم النموذجية هي 0-5 ملم في 20 خطوات، 5-20 ملم في 15 خطوات، و 20-30 ملم في 5 خطوات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام &quot;ALS&quot; التبويب لتعيين طاقة الفوتون إلى القيمة المطلوبة. القيم النموذجية هي 8-16،65 فولت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على لوحة &quot;السيطرة&quot;، وتفعيل &quot;K6485&quot; لقراءة photocurrent يقاس الثنائي الضوئي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على &quot;P7886&quot; علامة التبويب، استخدم زر &quot;مجموعة معلمات&quot; لبدء-VI الفرعية (الشكل 3) لتعيين عدد من الاحتلالات، أي عدد من أطياف أدي الشاملد على رأس كل منهما الآخر في كل موقف الموقد (عادة ما بين 2 و 2 19 21)، وعدد من صناديق (عادة 48K)، وعرض بن (500 psec). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توفير مسار ملف صالح واسم، وانقر على زر &quot;ابدأ&quot; لبدء عملية الحصول على البيانات المؤتمتة. </li></ol></li></ol><img alt="الرقم 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig2highres.jpg" width="500" /> الشكل 2. واجهة المستخدم الرسومية للبرنامج الحصول على البيانات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51369/51369fig2highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig3highres.jpg" width="500" /> الرقم 3. الرسومية سهل الاستعماله لإدخال المعلمات الأقنية قشارة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51369/51369fig3highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> 2. التجارب الهباء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إشعال الضغط القريبة من الغلاف الجوي لهب يعارض تدفق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن مياه التبريد تتدفق من خلال الموقد، أن منافذ المتفاعلة هي تقريبا. 10 ملم على حدة، والتي يتم ضخها غرفة اللهب وصولا الى تحقيق الحد الأدنى من الضغط (~ 2 م بار). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء غرفة اللهب مع الأرجون، وتقديم ضغط يصل إلى 860 ~ م بار (650 عربة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع لفائف الشاعل تقريبا. في وسط وسائل الموقد اثنين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط تدفق الغاز على النحو التالي (سورة ينبغي بالفعل أن تتدفق لانه كان يستخدم لملء الغرفة): تيار المؤكسد: O 2 0.3 لتر / دقيقة وصول 1.6 لتر / دقيقة؛ تيار مؤكسد coflow: وصول 2.5 لتر / دقيقة؛ تيار الوقود: H 2 0.3 لتر / دقيقة، وصول 2.5 لتر / دقيقة؛ تيار الوقود coflow: AR2.5 لتر / دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح الهيدروجين والأكسجين والصمامات، والتبديل على الفور على لفائف الشاعل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة وأشعلت الشعلة، إيقاف لفائف الشاعل، والتراجع عن ذلك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء التدفقات المطلوب من الأكسجين، والأرجون، والوقود. إيقاف تدفق الهيدروجين، وتعيين الضغط والمتفاعلة فصل مخرج للقيم المطلوب للهب الهدف. ملاحظة: يتم توفير معدلات التدفق للهب البروبان، والذي يظهر في شريط الفيديو، في Skeen وآخرون 4. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اقتناء الهباء قداس الطيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق الفولتية المناسبة لايون البصريات وكاشف للAMS. ملاحظة: تم العثور على إعدادات الجهد لتحقيق الأداء الأمثل في تجارب المعايرة في وقت سابق، والتي لا تظهر في شريط الفيديو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح ابفيف برنامج الحصول على البيانات &quot;واجهة عامة يعارض-Flow.vi&quot;. ملاحظة: هذا هو تعديل السادس من &quot;جنرال Interface.vi&quot;، الذي تم تحديثه والتحكم في المحركات لتتطابق مع الاحتياجات الجديدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام &quot;ببطء&quot; تطبيق على &quot;موتور&quot; التبويب لترجمة الموقد تعارض التدفق بحيث مجهري الكوارتز هو في موقف أقرب إلى مأخذ تيار الوقود (الشكل 4). وفي هذا الموقف، إعادة تعيين موقف السيارات خطوة إلى الصفر. ويعرف هذا الإجراء موقف &quot;الأصل&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح ببطء الربع بدوره الكرة صمام يسمح التدفق من خط اللهب أخذ العينات إلى العدسة الهوائية (ADL) النظام. تأكد من أن الضغط عند مخرج من ADL بالقرب 1 × 10 2 م بار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام &quot;الجنرال&quot; التبويب لتحديد معالم المسح الضوئي، أي عدد من الخطوات في الحركة ملم من الموقد (الموقد المسح الضوئي) أو طاقة الفوتون (مسح الطاقة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام &quot;ALS&quot; التبويب لتعيين طاقة الفوتون المطلوب، واستخدام &quot;موتور&quot; المفتاح لتحريك الموقد إلى الموضع المطلوب الموقد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام &quot;P7886&quot; التبويب و &quot;مجموعة Parameters &quot;زر فيه لتعيين المعلمات الاستحواذ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعريف &quot;موتور&quot; (ناسخ المسح الضوئي) أو &quot;ALS الطاقة&quot; (مسح الطاقة) أن يكون &quot;النشطة&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج مسار ملف صالح واسم في الحقول المناسبة، وانقر على زر &quot;البدء&quot;. والآن اتخذت الهباء الجوي أطياف الشامل تلقائيا. </li></ol></li></ol><img alt="الرقم 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig4highres.jpg" width="500" /> الشكل 4. واجهة المستخدم الرسومية لحركة ناسخ للجمعية الشعلة تعارض التدفق. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51369/51369fig4highres.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

<ol>
	<li>Hansen, N., Cool, T. A., Westmoreland, P. R., Kohse-H&#246;inghaus, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+contributions+of+flame-sampling+molecular-beam+mass+spectrometry+to+a+fundamental+understanding+of+combustion+chemistry.">Recent contributions of flame-sampling molecular-beam mass spectrometry to a fundamental understanding of combustion chemistry.</a> Progress in Energy and Combustion Science. 35, 168-191 (2009).</li><li>Taatjes, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging"+combustion+chemistry+via+multiplexed+synchrotron-photoionization+mass+spectrometry.">Imaging" combustion chemistry via multiplexed synchrotron-photoionization mass spectrometry.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 10, (1039).</li><li>Leone, S. R., Ahmed, M., Wilson, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+dynamics,+molecular+energetics,+and+kinetics+at+the+synchrotron.">Chemical dynamics, molecular energetics, and kinetics at the synchrotron.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 12, 6564-6578 (2010).</li><li>Skeen, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-threshold+photoionization+mass+spectra+of+combustion-generated+high-molecular-weight+soot+precursors.">Near-threshold photoionization mass spectra of combustion-generated high-molecular-weight soot precursors.</a> Journal of Aerosol Science. 58, 86-102 (2013).</li><li>Cool, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoionization+mass+spectrometer+for+studies+of+flame+chemistry+with+a+synchrotron+light+source.">Photoionization mass spectrometer for studies of flame chemistry with a synchrotron light source.</a> Review of Scientific Instruments. 76, (2005).</li><li>Cool, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+detection+of+isomers+with+photoionization+mass+spectrometry+for+studies+of+hydrocarbon+flame+chemistry.">Selective detection of isomers with photoionization mass spectrometry for studies of hydrocarbon flame chemistry.</a> Journal of Chemical Physics. 119, 8356-8365 (2003).</li><li>Hansen, N., Miller, J. A., Klippenstein, S. J., Westmoreland, P. R., Kohse-H&#246;inghaus, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+formation+pathways+of+aromatic+compounds+in+laboratory-based+model+flames+of+aliphatic+fuels.">Exploring formation pathways of aromatic compounds in laboratory-based model flames of aliphatic fuels.</a> Combustion Explosion and Shock Waves. 48, 508-515 (2012).</li><li>Wang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formation+of+nascent+soot+and+other+condensed-phase+materials+in+flames.">Formation of nascent soot and other condensed-phase materials in flames.</a> Proceedings of the Combustion Institute. 33, 41-67 (2011).</li><li>Bockhorn, H., D'Anna, A., Sarofim, A. F., Wang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Combustion generated fine carbonaceous particles. , (2009).</li><li>Lewtas, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Air+pollution+combustion+emissions:+Characterization+of+causative+agents+and+mechanisms+associated+with+cancer,+reproductive,+and+cardiovascular+effects.">Air pollution combustion emissions: Characterization of causative agents and mechanisms associated with cancer, reproductive, and cardiovascular effects.</a> Mutation Research-Reviews in Mutation Research. 636, 95-133 (2007).</li><li>Cohen, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Outdoor+air+pollution+and+lung+cancer.">Outdoor air pollution and lung cancer.</a> Environmental Health Perspectives. 108, 743-750 (2000).</li><li>Gaffney, J. S., Marley, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+impacts+of+combustion+emissions+on+air+quality+and+climate+-+From+coal+to+biofuels+and+beyond.">The impacts of combustion emissions on air quality and climate - From coal to biofuels and beyond.</a> Atmos. Environ. 43, 23-36 (2009).</li><li>Lighty, J. S., Veranth, J. M., Sarofim, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+aerosols:+Factors+governing+their+size+and+composition+and+implications+to+human+health.">Combustion aerosols: Factors governing their size and composition and implications to human health.</a> Journal of the Ai., &amp; Waste Management Association. 50, 1565-1618 (2000).</li><li>Gardiner, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Gas-Phase Combustion Chemistry. , (2000).</li><li>Warnatz, J., Maas, U., Dibble, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Combustion: Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation. , (2006).</li><li>McEnally, C. S., Pfefferle, L. D., Atakan, B., Kohse-H&#246;inghaus, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+of+aromatic+hydrocarbon+formation+mechanisms+in+flames:+Progress+towards+closing+the+fuel+gap.">Studies of aromatic hydrocarbon formation mechanisms in flames: Progress towards closing the fuel gap.</a> Progress in Energy and Combustion Science. 32, 247-294 (2006).</li><li>Kohse-H&#246;inghaus, K., Barlow, R. S., Alden, M., Wolfrum, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+at+the+focus:+laser+diagnostics+and+control.">Combustion at the focus: laser diagnostics and control.</a> Proceedings of the Combustion Institute. 30, 89-123 (2005).</li><li>Qi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+chemistry+probed+by+synchrotron+VUV+photoionization+mass+spectrometry.">Combustion chemistry probed by synchrotron VUV photoionization mass spectrometry.</a> Proceedings of the Combustion Institute. 34, 33-63 (2013).</li><li>Golan, A., Ahmed, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+beam+mass+spectrometry+with+tunable+vacuum+ultraviolet+(VUV)+synchrotron+radiation.">Molecular beam mass spectrometry with tunable vacuum ultraviolet (VUV) synchrotron radiation.</a> Journal of Visualized Experiments. 50164 (68), (2012).</li><li>Kohse-H&#246;inghaus, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofuel+combustion+chemistry:+From+ethanol+to+biodiesel.">Biofuel combustion chemistry: From ethanol to biodiesel.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 49, 3572-3597 (2010).</li><li>Hansen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fuel-structure+dependence+of+benzene+formation+processes+in+premixed+flames+fueled+by+C6H12+isomers.">Fuel-structure dependence of benzene formation processes in premixed flames fueled by C6H12 isomers.</a> Proceedings of the Combustion Institute. 33, 585-592 (2011).</li><li>Hansen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isomer-specific+combustion+chemistry+in+allene+and+propyne+flames.">Isomer-specific combustion chemistry in allene and propyne flames.</a> Combustion and Flame. 156, 2153-2164 (2009).</li><li>Hansen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Initial+steps+of+aromatic+ring+formation+in+a+laminar+premixed+fuel-rich+cyclopentene+flame.">Initial steps of aromatic ring formation in a laminar premixed fuel-rich cyclopentene flame.</a> Journal of Physical Chemistry A. 111, 4081-4092 (2007).</li><li>Hansen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+C5Hx+isomers+in+fuel-rich+flames+by+photoionization+mass+spectrometry+and+electronic+structure+calculations.">Identification of C5Hx isomers in fuel-rich flames by photoionization mass spectrometry and electronic structure calculations.</a> Journal of Physical Chemistry A. 110, 4376-4388 (2006).</li><li>Hansen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+chemistry+of+C4H3+and+C4H5+isomers+in+fuel-rich+flames.">Identification and chemistry of C4H3 and C4H5 isomers in fuel-rich flames.</a> Journal of Physical Chemistry A. 110, 3670-3678 (2006).</li><li>Hansen, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+combined+ab+initio+and+photoionization+mass+spectrometric+study+of+polyynes+in+fuel-rich+flames.">A combined ab initio and photoionization mass spectrometric study of polyynes in fuel-rich flames.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 10, 366-374 (2008).</li><li>Taatjes, C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enols+are+common+intermediates+in+hydrocarbon+oxidation.">Enols are common intermediates in hydrocarbon oxidation.</a> Science. 308, 1887-1889 (2005).</li><li>Tolocka, M. P., Zhao, B., Wang, H., Johnston, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+species+associated+with+the+early+stage+of+soot+growth+in+a+laminar+premixed+ethylene-oxygen-argon+flame.">Chemical species associated with the early stage of soot growth in a laminar premixed ethylene-oxygen-argon flame.</a> Combustion and Flame. 142, 364-373 (2005).</li></ol>

والكتاب ليس لديهم ما يكشف.

مزيج من اللهب وصفت أخذ العينات وVUV المستندة إلى السنكروتروني واحدة من الفوتون التأين مع مطياف الكتلة يوفر نظرة أكثر تفصيلا في التركيب الكيميائي للالنيران نموذج المرتكز على المختبرات ممكن في الوقت الراهن. يوفر مطياف الكتلة الكشف الشامل لجميع أنواع اللهب عينات في وقت واحد مع حساسية عالية (مجموعة جزء في المليون) على مجموعة واسعة ديناميكية. دور أساسي لنجاح هذا الأسلوب هو استخدام الفوتونات VUV ولدت السنكروتروني، الذي يمكن بسهولة ضبطها، لتوفير الانتقائية الجيدة بين ايزومرات والسيطرة على تفتيت الطاقات. العامل الأخير هو المهم عند تحليل مخاليط معقدة. لا مثيل لها قدرات التجربة التي وصفها اللوني للغاز، والذي يستخدم عادة لايزومير-الانفصال، وبواسطة تقنيات التأين التقليدية باستخدام الإلكترونات حيوية. تنشأ قيود تقنية على أساس السنكروتروني من حقيقة ذلك، وخاصة بالنسبة للنسب أكبر الشامل إلى تهمة، يا أماهنيويورك أيزومرات مختلفة يمكن تصوره، والذي ثم لا يمكن تحديدها بشكل فريد، ومساهماتها لا يمكن فصلها بشكل موثوق 1. النتائج التجريبية، في شكل من أشكال حل ايزومير التراكيب اللهب، قد تسفر النماذج الحركية المحسنة الكيمياء الاحتراق على مستوى الجزيئي مفصلة بشكل استثنائي. التجارب وصفها معقدة للغاية ووصفا للإجراءات استكشاف الأخطاء وإصلاحها هو أبعد ما يمكن أن تكون موثقة في الفيديو و / أو قسم البروتوكول من هذه المخطوطة. هذه الحقيقة هو الصحيح لإجراءات تحليل البيانات أيضا. تتم التعديلات على انشاء التجريبية عادة خارج الخط في فترة ما بين تخصيص &quot;beamtime&quot;. لأن التركيز في هذه التجارب على تحديد الكمية وسيطة الاحتراق، فمن الأهمية بمكان جدا أن يكون اللهب مستقرة وقابلة للتكرار. علاوة على ذلك، فمن الضروري أن تختار بحكمة طاقات الفوتون والمعلمات مسح أخرى للحصول علىمجموعة ن كافية من البيانات التجريبية التي هي كافية لتقرير موثوق بها من بنية اللهب. وقد ساهمت هذه التجارب أجريت في لهب مصدر الضوء المتقدم بنجاح لكشف كيمياء تشكيل البنزين في النيران الهيدروكربونية 7. وقد أنشئت دور بارز من الجذور استقرت صدى والسلائف، على سبيل المثال، مع تحديد propargyl، الآليل، و i-C 4 H 5 المتطرفين. لأنه يعتقد أن تشكيل البنزين سوى الخطوة الأولى في عملية تشكيل السخام، عموما، بذل جهود إضافية جارية في مصدر الضوء المتقدم لتحديد التركيب الكيميائي للجزيئات السخام-عينات اللهب. بالمقارنة مع التجارب المماثلة السابقة السخام أخذ العينات 28، هذه التجربة الهباء أخذ العينات التي أنشئت حديثا يسمح لتسجيل شبه عتبة الشامل الأطياف، وهذا يعني أن طاقة الفوتون يمكن ضبطها بدقة رس يكون إلا قليلا فوق طاقات التأين المكونات &quot;، وبالتالي تجنب تجزئة. وعلاوة على ذلك، يتم أيضا تفادي الشظايا إلى حد كبير من خلال توظيف عملية التبخر فلاش على التحكم في درجة حرارته كتلة النحاس. ومع ذلك، فإن التجربة يقتصر حاليا من قبل لعدم تمكنه من توفير بيانات كمية. أيضا، أطياف الشامل سجلت الجسيمات ليست محددة، ولكن بمعدل متوسط ​​أعلى من العديد من الجزيئات ربما متفاوتة في تكوينها وحجمها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التكثيف ويحدث في التحقيق أخذ العينات، وتعقيد تحديد الأنواع المرتبطة الجزيئات في اللهب. وعلاوة على ذلك، يجب أن تكون متقلبة الكشف عن الأنواع بما يكفي لتكون يتبخر في درجة حرارة كتلة النحاس (300-400 درجة مئوية) تحت فراغ. ومع ذلك، تشير البيانات النوعية في وقت مبكر أن تركيبة الأنواع السلائف السخام تعتمد على التركيبة الكيميائية للوقود وأن آليات السخام-السلائف تشكيل مدفوعة kinetically بدلا من ذرmodynamically. مطياف الكتلة الجهود هباء حاليا في المراحل الأولى، والخبرات المكتسبة حتى الآن تحديد المزيد من الفرص البحثية. ومن المرجح أن تركز على الكيمياء وراء أول حلقة العطرية العمل في المستقبل بشأن عمليات السخام، تشكيل، أي تشكيل اندين، النفثالين، أنثراسين، الخ، وأيزوميراتهما. الهدف النهائي هو فهم الكيمياء (والفيزياء) من الجسيمات إنشائها، ووضع نموذج تنبؤي التي يمكن أن تصف عملية تشكيل السخام-بأكمله (من أكسدة الوقود لتخثر الجسيمات).

إنشاء آلية متسقة والتنبؤية لعمليات النمو الجزيئية وتشكيل السخام هي واحدة من أعظم التحديات في الاحتراق الكيمياء 8،9 البحوث. حساب عمليات الاحتراق لأكثر من نصف تلوث الهواء الجسيمات الدقيقة (PM 2.5 - الجسيمات الدقيقة التي يحددها قطرها الأيروديناميكي من ≤ 2.5 ميكرون)، و، للحد من الانبعاثات من هذه المنتجات الثانوية غير المرغوب فيها الاحتراق، فمن المهم أن نعرف هوياتهم، وتركيزات ، وتشكيل مسارات 10. ويتأثر طبيعة تركات الاحتراق من الوقود والظروف التي يتم حرقه. وربطت العديد من الدراسات انبعاثات الاحتراق إلى الآثار البيئية والصحية الحادة 11-13. على سبيل المثال، الجسيمات المتولدة الاحتراق لها تأثير قوي على جودة الهواء، والرؤية في الغلاف الجوي، والتوازن الإشعاعي من الغلاف الجوي للأرض. فمن المفترض أن التركيب الكيميائي للمشط المحمولة جواالجسيمات المتولدة حرق بالمكواة يحدد سميتها، والذي يترافق عادة مع الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (الحلقات). تعتبر الأنواع الأخيرة لتكون السلائف الجزيئية من السخام، وأنها تتشكل في عمليات الاحتراق غير الكامل. مرة أخرى، لتحديد هذه العمليات لا يزال يمثل مشكلة صعبة. وبصفة عامة، فإن ردود الفعل الاحتراق، والتي هي في أصل هذه الانبعاثات، اتبع التحلل الوقود معقدة ومسارات الأكسدة، والتي تنطوي على العديد من أنواع رد الفعل مختلفة. ويرتبط بعضها ببعض داخل شبكة من مئات أو حتى آلاف من ردود الفعل التي تعتمد على درجة الحرارة والضغط 14،15 أسعار الفائدة. الصفحي، خلط، لهيب مسطحة استقرت الموقد، والتي يمكن أن تنشأ عند ضغوط منخفضة تصل إلى 20-80 م بار (15-60 عربة)، تمثل واحدة من البيئات الاحتراق القياسية تستخدم عادة لكشف هذه الشبكة كيميائية معقدة والتحقيق في الملوثات المحتملة لذ نظرا الوقود تنميط 16. في هذا التكوين، والوقود والمؤكسد يتم خلط بالفعل عندما تصل الجبهة لهب؛ وبالتالي، ويهيمن على معدل الاحتراق بواسطة العمليات الكيميائية وليس عن طريق خلط. من خلال تشغيل هذه النيران عند ضغط الفرعية في الغلاف الجوي، وسمك المادية للمنطقة رد الفعل هو زيادة، والسماح لتحسين القرار المكانية لدرجة الحرارة وتركيز التدرجات مع التقنيات المعتمدة على الليزر أو التحقيق أخذ العينات 1،17. من أجل تحليل بالضبط التركيب الكيميائي لهذه النيران، مطلوب أداة تحليلية أن يوفر الكشف الشامل لجميع الأنواع في وقت واحد، وحساسية عالية والنطاق الديناميكي، والانتقائية الجيدة بين الايزومرات، والسيطرة على تجزئة الجزيئية. وتحققت انفراجة في البحث الاحتراق الكيمياء مع استخدام أخذ العينات اللهب مطياف الكتلة في مصادر الضوء السنكروتروني حيث يتم استخدام الفراغ الانضباطي للأشعة فوق البنفسجية (VUV) الإشعاع لشبه ثلاث،shold واحدة من الفوتون التأين 5،6. في التجارب اللهب في مصدر الضوء المتقدم (ALS) من مختبر لورانس بيركلي الوطني، والتي تظهر في شريط الفيديو المرافق، يتم سحب عينات الغاز من داخل النيران خلط بواسطة مخروط الكوارتز، وسعت إلى أعلى فراغ، والمتأينة بواسطة VUV فوتونات الضوء 1،5. يظهر التجريبية مجموعة المتابعة تخطيطي في الشكل 1. كان المفتاح لنجاح هذه التجربة القدرة على ضبط الطاقة من الفوتونات المؤينة في مجموعة مناسبة لتقليل أو تجنب حتى photofragmentation والسماح ايزومير خصوصية 1،3 ، 5،18. كما هو موضح في الفيديو، والكفاءة التأيين الضوى (فطيرة) المنحنيات يمكن تسجيلها عن طريق ضبط طاقة الفوتون 19، والتي تسمح لنا لتحديد الأنواع ايزوميريا محددة في خليط معقد اللهب. منحنيات PIE لالأنواع الفردية عموما سمات مميزة، أي عتبات التأين، والأشكال، وشدة. الفيديو ويظهر يسوتو المنهج التجريبي المستخدمة لتحديد ملامح الخلد جزء من المكونات الفردية بوصفها وظيفة من المسافة إلى سطح الموقد. وقد تركزت هذه التجارب الاحتراق مقرها ALS على العمليات السخام في تشكيل النيران الهيدروكربونية وعلى أكسدة الاوكسيجين، الجيل القادم، والوقود الحيوي المشتق من 1،20. فيما يتعلق المشكلة السخام تشكيل، كشفت تجارب العديد من الأفكار الجديدة. باختصار، من المفهوم الآن أن التركيبة الكيميائية للوقود يؤثر على الهوية (والكمية) من الجزيئات السلائف والتي يمكن بالتالي العديد من مسارات مختلفة تساهم في الخطوة الأولى من عملية تشكيل السخام-الشاملة 7،21. وقد اكتسبت رؤى أعمق في الكيمياء السخام تشكيل عند تحديد المكونات الكيميائية للجزيئات السخام ولدت اللهب مع الهباء الجوي مطياف الكتلة استنادا ALS. في هذه التجربة الجديدة، والتي هي إكسبlained في النصف الثاني من الفيديو، تستخدم غير خلط (نشر) النيران. يظهر الإعداد التجريبية أيضا في الشكل 1. في هذا التكوين، يتم تأسيس اللهب في الضغط الجوي القريب من [933 م بار (700 عربة)] بين اثنين من طائرات الصفحي معارضة من وقود ومؤكسد. لأن تيارات الوقود والمؤكسد تبقى المنفصلين عن ذويهم خارج منطقة التفاعل، ويوفر هذا التكوين فرصة جيدة لدراسة عمليات النمو الجزيئية. يتم سحب الجسيمات المتولدة من اللهب اللهب باستخدام مسبار مجهري الكوارتز وركز مع نظام عدسة الهوائية على هدف النحاس ساخنة، حيث وميض الجسيمات يتبخر وتفتت البلاد الى ناخبيهم الفردية في وقت لاحق. ثم يتم المتأينة هذه اللبنات الجزيئية من الفوتونات VUV من المرض، ويتم اختيار الأيونات المقابلة الشامل 4. لا يمكن أن تظهر جميع الأعمال الضرورية في الفيديو، ولكن تشير البيانات الهباء أن آليات تشكيل السخام، قد يكون kineticall<html> ذ وغير الخاضعة الديناميكا الحرارية. وعلاوة على ذلك، فإن البيانات تشير أيضا إلى أن المقبولة على نطاق واسع H-التجريد-C 2 H (HACA) آلية، والتي الأنواع العطرية الصغيرة على النمو إلى الهيدروكربونات العطرية أكبر (الحلقات) 2-بالإضافة إلى ذلك من خلال تسلسل المتكررة من H-التجريد وC 2 H-2 التفاعلات بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن أن يفسر جميع مكونات الجسيمات المرصودة. جنبا إلى جنب مع الفيديو، تفاصيل البروتوكول وفقا للإجراءات الحصول على البيانات. <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig1highres.jpg" width="500" /> الشكل 1. رسم تخطيطي من الحزم الجزيئية أخذ العينات اللهب والهباء الجوي التجارب مطياف الكتلة في مصدر الضوء المتقدم من مختبر لورانس بيركلي الوطني. مع الأذونات من الحكام. 2 و 4.9fig1highres.jpg &quot;الهدف =&quot; _blank &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:167px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">flame-sampling mass spectrometer</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>custom-built</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">aerosol mass spectrometer</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>custom-built</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

flame experiments at the advanced light source: new insights into soot formation processes

البروتوكولات التجريبية التالية والفيديو المرفقة قلقون مع التجارب اللهب التي يتم تنفيذها في Beamline ديناميات الكيميائية من مصدر الضوء المتقدم (ALS) من مختبر لورانس بيركلي الوطني 1-4. يوضح هذا الفيديو كيفية تحليل هياكل كيميائية معقدة اللهب نموذج المرتكز على المختبرات باستخدام أخذ العينات اللهب مطياف الكتلة مع الانضباطي ولدت السنكروترون فراغ للأشعة فوق البنفسجية (VUV) الإشعاع. هذا المنهج التجريبي يجمع بين قدرات حل ايزومير مع حساسية عالية ومجموعة ديناميكية كبيرة 5،6. الجزء الأول من الفيديو يصف التجارب التي تنطوي استقرت الموقد، وانخفاض الضغط (20-80 م بار) خلط الصفحي النيران. تم استخدام الوقود الهيدروكربونية الصغيرة للهب اختيارها للتدليل على المنهج التجريبي عام. فإنه يظهر كيف يتم الحصول على ملفات تعريف الأنواع بوصفها وظيفة من المسافة من سطح الموقد وكيف و tunability من VUVويستخدم طاقة الفوتون مفيد لتحديد العديد من الاحتراق وسيطة تقوم على طاقات التأين بهم. على سبيل المثال، وقد استخدمت هذه التقنية لدراسة الجوانب مرحلة الغاز من العمليات السخام، تشكيل، ويظهر الفيديو كيف الراديكاليين استقرت الرنين، مثل C 3 H 3، C 3 H 5، و i-C 4 H 5، ويتم تحديد كوسائط مهمة 7. وقد تركز العمل على عمليات تشكيل السخام، و، من وجهة نظر كيميائية، وهذه العملية هي مثيرة للغاية لأن التراكيب الكيميائية التي تحتوي على الملايين من ذرات الكربون يتم تجميعها من جزيء الوقود تمتلك سوى عدد قليل من ذرات الكربون في ميلي ثانية فقط. الجزء الثاني من الفيديو يسلط الضوء على تجربة جديدة، والتي تستخدم في لهب نشرها مقابل تدفق والمستندة إلى السنكروتروني الهباء الجوي مطياف الكتلة لدراسة التركيب الكيميائي للجزيئات السخام ولدت احتراق 4. النتائج التجريبية تشير رقبعة H-التجريد-C 2 H 2 بالإضافة (HACA) آلية مقبولة على نطاق واسع ليس عملية النمو الجزيئية الوحيدة المسؤولة عن تشكيل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات وحظ كبيرة (الحلقات).

ويرد الطيف الكتلي نموذجية من الغازات المسببة لعينات اللهب من الضغط المنخفض الموقد خلط في الشكل 5. يتم كشف هوية الأنواع المساهمة في إشارة من عينات-اللهب الكفاءة التأيين الضوى (فطيرة) المنحنيات لكل كتلة إلى تهمة (م / ض) نسبة والمقارنة لتعرف ايزومير محددة طاقات التأين ومنحنيات PIE. وترد أمثلة نموذجية من المنحنيات فطيرة عينات اللهب في الشكل 6 لم / ض = 39 (C 3 H 3) و 41 (C 3 H 5). يتم أخذ البيانات من propyne اللهب متكافئة 22. يتم التعرف على إشارة لا لبس فيه من قبل عتبات التأين مميزة لتنشأ من propargyl والآليل الجذور استقرت resonantly. بالنسبة لكثير من القيم م / ض، ويتم تحديد أيزومرات متعددة بشكل روتيني من خلال مراقبة عتبات متعددة. وقد نوقشت العديد من الأمثلة على نطاق واسع في الأدب، على سبيل المثال، م / ض= 40 (ألين وpropyne)، 44 (ethenol والأسيتالديهيد)، 54 (1،3 بوتادين، 1-butyne، و 2-butyne)، أو 78 (fulvene والبنزين) 23-27. <img alt="الرقم 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig5highres.jpg" width="500" /> الرقم 5. الوقت من الطيران الطيف الكتلي. المسجلة مع الفوتونات من 9.9 فولت عند 1.25 ملم المسافة من الضغط المنخفض الموقد خلط في متكافئة propyne-O 2 لهب. جميع القمم يمكن تعيين بسهولة إلى مختلف سيطة الاحتراق كما هو موضح في الخطوة التالية. <img alt="الرقم 6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig6highres.jpg" width="500" /> الرقم 6. لهب عينات منحنيات كفاءة التأيين الضوى لم / ض = 39 و 41. propargyl المتشددون استقرت resonantly ويمكن أن تحدد بشكل لا لبس فيه llyl استنادا إلى عتبات التأين المرصودة. مرة واحدة ومن المعروف تكوين ايزوميريا، وتؤخذ أطياف الشامل على مختلف الطاقات الفوتون ومن ضمن المواقف المختلفة في اللهب، كما هو موضح أعلاه في قسم البروتوكول، للسماح لتحديد ملامح الخلد جزء ايزومير محددة من الأنواع الفردية باعتبارها وظيفة من المسافة من سطح الموقد. وتظهر ملامح ممثل الخلد جزء من fulvene والبنزين في لهب propyne متكافئة من الضغط المنخفض الموقد خلط في الشكل 7 22. لكل لهب، وعادة ما يتم تحديد ما مجموعه 40 إلى 50 فرد لمحات الخلد جزء الأنواع تتراوح بين م / ض = 1 (H ذرة) إلى م / ض = 78 (البنزين و / أو fulvene) أو أعلى من ذلك، وهذا يتوقف على الأهداف العلمية. ثم يتم استخدام هذه التشكيلات الكسر المولي لتقييم القدرات التنبؤية لنماذج الاحتراق الكيمياء وإلى الخامسalidate لهم. <img alt="الرقم 7" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig7highres.jpg" width="500" /> الرقم 7. التجريبية ملامح الكسر المولي. لمحات من fulvene والبنزين في لهب propyne متكافئة من الضغط المنخفض الموقد خلط. ويرد نموذجية الهباء الجوي الطيف الكتلي في الشكل 8. وقد أخذ من ضمن البروبان اللهب نشر تعارض التدفق. ولوحظ إشارة أيون للأنواع ذات نسب م / ض تتراوح 150-600، وبلغت ذروتها حول م / ض = 226. فمن تتجاوز قدرات التجريبية الحالية لتحديد جميع الأنواع التي لوحظت في الطيف الكتلي لكشف أو مسارات تشكيل المحتملة. اتخاذ مثل هذه الأطياف الشامل بوصفها وظيفة من المسافة من منفذ الوقود كما هو موضح أعلاه (ويظهر في شريط الفيديو) يقدم لمحات حل مكانيا. والدعوة موجهةيظهر المثال sentative في مدخل الشكل 8 لم / ض = 256 (C 20 H 16) الأنواع. ويمكن الحصول على لمحات مماثلة لأي من الأنواع الأخرى أيضا، والتي بالتالي يمكن أن تستخدم كأهداف التحقق من صحة أي نموذج الاحتراق الكيمياء. <img alt="الرقم 8" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51369/51369fig8highres.jpg" width="500" /> الرقم 8. لهب عينات-الهباء الجوي الطيف الكتلي من البروبان-O-2 مقابل تدفق نشر اللهب. يبين مدخل ممثل الشخصي تحل مكانيا لC 20 H 16 نوعا في م / ض = 256.

Watch this Scientific Journal Video about Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes at JoVE.com

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

أخذ العينات الغاز من النيران على نطاق المختبر مع تحليل على الانترنت من جميع الأنواع عن طريق قياس الطيف الكتلي هو وسيلة قوية للتحقيق في خليط معقد من المركبات الكيميائية التي تحدث أثناء عمليات الاحتراق. إلى جانب التأين الناعمة الانضباطي عبر الأشعة فوق البنفسجية فراغ ولدت السنكروتروني، توفر هذه التقنية المعلومات ايزومير-حلها ويحتمل أن تكون خالية من جزء أطياف الشامل.

تجارب اللهب في مصدر الضوء المتقدم: رؤى جديدة في عمليات تشكيل السخام

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

flame-experiments-at-advanced-light-source-new-insights-into-soot

Research

JoVE Journal

Engineering

12.7K Views.  Sandia National Laboratories.  أخذ العينات الغاز من النيران على نطاق المختبر مع تحليل على الانترنت من جميع الأنواع عن طريق قياس الطيف الكتلي هو وسيلة قوية للتحقيق في خليط معقد من المركبات الكيميائية التي تحدث أثناء عمليات الاحتراق. إلى جانب التأين الناعمة الانضباطي عبر...

Video: Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

الكريستالات السليكون الخلايا الشمسية الأغشية الرقيقة مع Plasmonic معززة للضوء للاحتباس

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Angle-resolved Photoemission Spectroscopy At Ultra-low Temperatures

The physical properties of a material are defined by its electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;) and momentum (k) and the probability to find them in a particular state with given &omega; and k is described by the spectral function A(k, &omega;). This function can be directly measured in an experiment based on the well-known photoelectric effect, for the explanation of which Albert Einstein received the Nobel Prize back in 1921. In the photoelectric effect the light shone on a surface ejects electrons from the material. According to Einstein, energy conservation allows one to determine the energy of an electron inside the sample, provided the energy of the light photon and kinetic energy of the outgoing photoelectron are known. Momentum conservation makes it also possible to estimate k relating it to the momentum of the photoelectron by measuring the angle at which the photoelectron left the surface. The modern version of this technique is called Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES) and exploits both conservation laws in order to determine the electronic structure, i.e. energy and momentum of electrons inside the solid. In order to resolve the details crucial for understanding the topical problems of condensed matter physics, three quantities need to be minimized: uncertainty* in photon energy, uncertainty in kinetic energy of photoelectrons and temperature of the sample.
In our approach we combine three recent achievements in the field of synchrotron radiation, surface science and cryogenics. We use synchrotron radiation with tunable photon energy contributing an uncertainty of the order of 1 meV, an electron energy analyzer which detects the kinetic energies with a precision of the order of 1 meV and a He3 cryostat which allows us to keep the temperature of the sample below 1 K. We discuss the exemplary results obtained on single crystals of Sr2RuO4 and some other materials. The electronic structure of this material can be determined with an unprecedented clarity.

The overall goal of this method is to determine the low-energy electronic structure of solids at ultra-low temperatures using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy with synchrotron radiation.

زاوية التحليل الطيفي إصدار ضوئي في حل درجات الحرارة المنخفضة جدا

The physical properties of a material are defined by its  electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;)  and momentum ...

Integrating a Triplet-triplet Annihilation Up-conversion System to Enhance Dye-sensitized Solar Cell Response to Sub-bandgap Light

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents and hence higher efficiencies. Photon up-conversion by way of triplet-triplet annihilation (TTA-UC) is an attractive technique for using these otherwise wasted low energy photons to produce photocurrent, while not interfering with the photoanodic performance in a deleterious manner. Further to this, TTA-UC has a number of features, distinct from other reported photon up-conversion technologies, which renders it particularly suitable for coupling with DSC technology. In this work, a proven high performance TTA-UC system, comprising a palladium porphyrin sensitizer and rubrene emitter, is combined with a high performance DSC (utilizing the organic dye D149) in an integrated device. The device shows an enhanced response to sub-bandgap light over the absorption range of the TTA-UC sub-unit resulting in the highest figure of merit for up-conversion assisted DSC performance to date.

An integrated device, incorporating a dye-sensitized solar cell and triplet-triplet annihilation up-conversion unit was produced, affording enhanced light harvesting, from a wider section of the solar spectrum. Under modest irradiation levels a significantly enhanced response to low energy photons was demonstrated, yielding a record figure of merit for dye-sensitized solar cells.

دمج ثلاثية-ثلاثية الابادة نظام يصل التحويل إلى تعزيز صبغ توعية للاستجابة الخلايا الشمسية لذات فجوة الحزمة الفرعية الخفيفة

The poor response of dye-sensitized solar cells (DSCs) to red and infrared light is a significant impediment to the realization of higher photocurrents ...

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent of lithium-ion batteries, researchers have known that the lithium metal anode has the highest theoretical energy density of any anode material. However, rechargeable batteries containing a lithium metal anode are not widely used in consumer products because the growth of lithium dendrites from the anode upon charging of the battery causes premature cell failure by short circuit. Lithium dendrites can also form in commercial lithium-ion batteries with graphite anodes if they are improperly charged. We demonstrate that lithium dendrite growth can be studied using synchrotron-based hard X-ray microtomography. This non-destructive imaging technique allows researchers to study the growth of lithium dendrites, in addition to other morphological changes inside batteries, and subsequently develop methods to extend battery life.

Synchrotron-based hard X-ray microtomography is used to image the electrochemical growth of dendrites from a lithium metal electrode through a solid polymer electrolyte membrane.

تحليل فشل بطاريات عن طريق استنادا السنكروترون-مجهري الصلب X-راي

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is reported. The measurements were demonstrated at the 1-BM bending magnet beamline of the Advanced Photon Source (APS) at Argonne National Laboratory (ANL). By using a 2-D checkerboard &#960;/2 phase-shift grating, transverse coherence lengths were obtained along the vertical and horizontal directions as well as along the 45&#176; and 135&#176; directions to the horizontal direction. Following the technical details specified in this paper, interferograms were measured at different positions downstream of the phase grating along the beam propagation direction. Visibility values of each interferogram were extracted from analyzing harmonic peaks in its Fourier Transformed image. Consequently, the coherence length along each direction can be extracted from the evolution of visibility as a function of the grating-to-detector distance. The simultaneous measurement of coherence lengths in four directions helped identify the elliptical shape of the coherence area of the Gaussian-shaped X-ray source. The reported technique for multiple-direction coherence characterization is important for selecting the appropriate sample size and orientation as well as for correcting the partial coherence effects in coherence scattering experiments. This technique can also be applied for assessing coherence preserving capabilities of X-ray optics.

The measurement protocol and data analysis procedure are given for obtaining transverse coherence of a synchrotron radiation X-ray source along four directions simultaneously using a single 2-D checkerboard phase grating. This simple technique can be applied for complete transverse coherence characterization of X-ray sources and X-ray optics.

قياس الأشعة السينية شعاع بالاتساق على طول الاتجاهات متعددة باستخدام 2-D شطرنج المرحلة المشبك

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data acquisition times with high spatial resolution. In the electronics industry there is serious interest in performing failure analysis on 3D microelectronic packages, many which contain multiple levels of high-density interconnections. Often in tomography there is a trade-off between image resolution and the volume of a sample that can be imaged. This inverse relationship limits the usefulness of conventional computed tomography (CT) systems since a microelectronic package is often large in cross sectional area 100-3,600 mm2, but has important features on the micron scale. The micro-tomography beamline at the Advanced Light Source (ALS), in Berkeley, CA USA, has a setup which is adaptable and can be tailored to a sample&#39;s properties, i.e., density, thickness, etc., with a maximum allowable cross-section of 36 x 36 mm. This setup also has the option of being either monochromatic in the energy range ~7-43 keV or operating with maximum flux in white light mode using a polychromatic beam. Presented here are details of the experimental steps taken to image an entire 16 x 16 mm system within a package, in order to obtain 3D images of the system with a spatial resolution of 8.7 &#181;m all within a scan time of less than 3 min. Also shown are results from packages scanned in different orientations and a sectioned package for higher resolution imaging. In contrast a conventional CT system would take hours to record data with potentially poorer resolution. Indeed, the ratio of field-of-view to throughput time is much higher when using the synchrotron radiation tomography setup. The description below of the experimental setup can be implemented and adapted for use with many other multi-materials.

For this study synchrotron radiation micro-tomography, a non-destructive three-dimensional imaging technique, is employed to investigate an entire microelectronic package with a cross-sectional area of 16 x 16 mm. Due to the synchrotron&#39;s high flux and brightness the sample was imaged in just 3 min&#160;with an 8.7 &#181;m spatial resolution.

باستخدام السنكروترون الإشعاع مجهري المعنية بالتحقيق في نطاق متعدد الحزم الإلكترونية الدقيقة ثلاثي الأبعاد

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

الطباعة تصنيع السائبة متغاير الخلايا الشمسية و<em&gt; في الموقع</em&gt; الصرف توصيف

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a microfluidic chamber assembled in the specimen holder for Transmission Electron Microscopy (TEM) and STEM. The microfluidic system consists of two silicon microchips supporting thin Silicon Nitride (SiN) membrane windows. This article describes the basic steps of sample loading and data acquisition. Most important of all is to ensure that the liquid compartment is correctly assembled, thus providing a thin liquid layer and a vacuum seal. This protocol also includes a number of tests necessary to perform during sample loading in order to ensure correct assembly. Once the sample is loaded in the electron microscope, the liquid thickness needs to be measured. Incorrect assembly may result in a too-thick liquid, while a too-thin liquid may indicate the absence of liquid, such as when a bubble is formed. Finally, the protocol explains how images are taken and how dynamic processes can be studied. A sample containing AuNPs is imaged both in pure water and in saline.

This protocol describes the operation of a liquid flow specimen holder for scanning transmission electron microscopy of AuNPs in water, as used for the observation of nanoscale dynamic processes.

دراسة العمليات الديناميكية للأجسام نانو الحجم في السائل باستخدام المسح الضوئي نقل المجهر

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional component that should have high electrical conductivity, high mechanical properties, and high productivity.
In this regard, a carbon fiber/epoxy resin composite can be an ideal material to replace the conventional graphite bipolar plate, which often leads to the catastrophic failure of the entire system because of its inherent brittleness. Though the carbon/epoxy composite has high mechanical properties and is easy to manufacture, the electrical conductivity in the through-thickness direction is poor because of the resin-rich layer that forms on its surface. Therefore, an expanded graphite coating was adopted to solve the electrical conductivity issue. However, the expanded graphite coating not only increases the manufacturing costs but also has poor mechanical properties.
In this study, a method to expose fibers on the composite surface is demonstrated. There are currently many methods that can expose fibers by surface treatment after the fabrication of the composite. This new method, however, does not require surface treatment because the fibers are exposed during the manufacture of the composite. By exposing bare carbon fibers on the surface, the electrical conductivity and mechanical strength of the composite are increased drastically.

A protocol to expose bare fibers on the composite surface by eliminating resin rich area is presented. The fibers are exposed during fabrication of the composites, not by the post surface treatment. The exposed carbon composites exhibit high electrical conductivity in the through-thickness direction and high mechanical property.

التنفيذ التجريبي لأسلوب تصنيع مركب جديد: تعريض الألياف العارية على سطح مركب بواسطة الأسلوب طبقة لينة

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Synchrotron X-ray Microdiffraction and Fluorescence Imaging of Mineral and Rock Samples

In this report, we describe a detailed procedure for acquiring and processing&#160;x-ray microfluorescence (&#956;XRF), and Laue and powder microdiffraction two-dimensional (2D) maps at beamline 12.3.2 of the Advanced Light Source (ALS), Lawrence Berkeley National Laboratory. Measurements can be performed on any sample that is less than 10 cm x 10 cm x 5 cm, with a flat exposed surface. The experimental geometry is calibrated using standard materials (elemental standards for XRF, and crystalline samples such as Si, quartz, or Al2O3 for diffraction). Samples are aligned to the focal point of the x-ray microbeam, and raster scans are performed, where each pixel of a map corresponds to one measurement, e.g., one XRF spectrum or one diffraction pattern. The data are then processed using the in-house developed software XMAS, which outputs text files, where each row corresponds to a pixel position. Representative data from moissanite and an olive snail shell are presented to demonstrate data quality, collection, and analysis strategies.

We describe a beamline setup meant to carry out rapid two-dimensional x-ray fluorescence and x-ray microdiffraction mapping of single crystal or powder samples using either Laue (polychromatic radiation) or powder (monochromatic radiation) diffraction. The resulting maps give information about strain, orientation, phase distribution, and plastic deformation.