Kohärente Anti-Stokes Ramanstreuung (CARS)

Messgrößen

  • Temperatur
  • Dichte

Prinzip

Durch nichtlineare Wechselwirkung von drei Laserstrahlen mit einem polarisierbaren Proben-Molekül wird ein Signalstahl erzeugt. Aus der spektralen Verteilung des Signalstrahls kann man auf die Besetzung der Rotations- und Vibrationsniveaus des Proben-Moleküls schließen. Da diese Besetzung temperatur abhängig ist, kann daraus die Temperatur des Moleküls bestimmt werden.

Durch Anregung mit einem gepulsten Laser können zeitlich aufgelöst Temperaturwerte ermittelt werden. Neben der mittleren Temperatur erhält man daher auch Informationen über die Statistik der Temperaturfluktuationen.

Das Verfahren ist berührungslos und erfordert optischen Zugang zum Brennraum.

Anwendung

Anwendungen:
- Kryogene H2/O2-Verbrennung (bis 6 MPa), Probenmoleküle H2, H2O
- Überschallverbrennung, Probenmoleküle H2, N2
- chemische Reaktoren (N2)

Grundlagen:
- Dye-Laserentwicklung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit
- Bestimmung von Druckverbreiterungskoeffizienten von Probenmolekülen
- Messtechnikadaption für CH4/O2-Flammen

Literatur / Referenzen

  • W. Clauß, D. N. Kozlov, R. L. Pykhov, V. V. Smirnov, O. M. Stel'makh, K. A. Vereshagin, The Analysis of the Precission of Single Shot 2-CARS Temperature Measurements in Hydrogen, Appl. Phys. B 65, 619-624 (1997)
  • W. Clauß, K. Vereshagin, H. K. Ciezki, Determination of Temperature Distributions by CARS-Thermometry in a Planar Solid Fuel Ramjet Combustion Chamber, AIAA-98-0160
  • W. Clauss, O.M. Stelmakh, V.V. Smirnov, M. Oschwald, F. Grisch, P. Bouchardy, Simultaneous CARS Thermometry on H2 and H2O at the MASCOTTE Combustion Chamber, 5th French-German Colloquium Research on liquid Rocket Propulsion, Rouen, October 26-27, 1999
  • W. Clauss, K.A. Vereschagin, D.N. Klimenko, M. Oschwald. V.V. Smirnov, O.M. Stelmakh, V.I. Fabelinski, CARS Investigation of Hydrogen Q-Branch Linewidths at High Temperatures in a High-Pressure H2/O2-Burner, Journal of Raman Spectroscopy, 33, 2002, pp. 906-911
  • D. Klimenko, W. Clauss, M. Oschwald, J. Smith, W. Mayer, CARS Temperature Mapping in a Crypgenic LOX/H2 Rocket Combsution Chamber under Supercritical Conditions, Journal of Raman Spectroscopy, 33, 2002, oo. 900-905

Institut / Einrichtung

DLR-Institut für Raumfahrtantriebe

Kontakt

Dr.rer.nat. Michael Oschwald
DLR-Institut für Raumfahrtantriebe

Dr. phil. nat. Dorothee Maria Rück
Technologiemarketing

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