Spectrally separated fluorescence emissions for diesel fuel droplets and vapor
TL;DR: Spectrally separated fluorescence emissions from liquid and vapor diesel fuel can be obtained by adding an exciplex-forming molecule to the fuel by dominating the condensed phase emission and the monomer emission.
Abstract: Spectrally separated fluorescence emissions from liquid and vapor diesel fuel can be obtained by adding an exciplex-forming molecule to the fuel. The exciplex emission dominates the condensed phase emission, while the monomer emission dominates the vapor phase emission. In particular with the naphthalene/tetramethyl-p-phenylene diamine system, the liquid and vapor phase emissions peak at 470 and 380 nm, respectively. Results for droplets at 110 and 250°C are presented.
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TL;DR: In this paper, the fundamental concepts for how to devise and apply quantitative measurement techniques for studies of fuel concentration, temperature, and fuel/air ratio in practical combustion systems, with some emphasis on internal combustion engines.
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01 Jan 1991
TL;DR: An overview of recent developments in laser diagnostic methods for the quantitative measurement of trace species concentrations and, in conjunction, of temperature in combustion systems is given in this article, where typical applications and discusses advantages and limitations of laser techniques including laser absorption, linear, saturated, predissociative and multi-photon-excited laser-induced fluorescence (LIF), resonanceenhanced multiphoton ionization (REMPI), electronically resonant coherent anti-Stokes Raman scattering (resonance CARS), degenerate four-wave mixing (DFWM) and amplified spontaneous
Abstract: An overview is given of recent developments in laser diagnostic methods for the quantitative measurement of trace species concentrations and, in conjunction, of temperature in combustion systems. After a short introduction illustrating some experiments from the pre-laser era, the article presents typical applications and discusses advantages and limitations of laser techniques including laser absorption, linear, saturated, predissociative and multi-photon-excited laser-induced fluorescence (LIF), resonance-enhanced multiphoton ionization (REMPI), electronically resonant coherent anti-Stokes Raman scattering (resonance CARS), degenerate four-wave mixing (DFWM) and amplified spontaneous emission (ASE). Recent trends including two-dimensional imaging, multi-species detection and high-pressure applications will also be discussed. Throughout the article, an attempt is made to present typical results from a large portion of the relevant technical literature. A concluding section gives a short summary of the current status and comments on the perspectives for further research.
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TL;DR: An overview of recent developments in laser diagnostic methods for the quantitative measurement of trace species concentrations and, in conjunction, of temperature in combustion systems is given in this article, where typical applications and discusses advantages and limitations of laser techniques including laser absorption, linear, saturated, predissociative and multi-photon-excited laser-induced fluorescence (LIF), resonanceenhanced multiphoton ionization (REMPI), electronically resonant coherent anti-Stokes Raman scattering (resonance CARS), degenerate four-wave mixing (DFWM) and amplified spontaneous
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TL;DR: In this article, a method based on the spectroscopy of inorganic luminescent materials is described and exemplified in experiments related to combustion, which involves the use of thermographic phosphors which enable remote temperature diagnostics to be performed with a high degree of sensitivity and accuracy.
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TL;DR: In this article, the authors present a survey of spray measurement techniques and issues in spray physics and spray engineering, including the need for simultaneous diagnostic measurements under application-relevant conditions, and the effective comparison of spray measurements and numerical simulations.
Abstract: Sprays are among the most intellectually challenging and practically important topics in fluid mechanics. This paper reviews needs, milestones, challenges, and a broad array of techniques for spray measurement. In addition, tabular summaries provide cross-referenced entry points to the vast literature by organizing over 300 citations according to key spray phenomena, physical parameters and measurement techniques for each of the principal spray regions (nozzle internal flow, near-field spray-formation region, far-field developed spray, and spray-wall interaction). The article closes with perspectives on some current issues in spray research, including the cost and complexity of apparatus for spray physics and spray engineering, the need for simultaneous diagnostic measurements under application-relevant conditions, and the effective comparison of spray measurements and numerical simulations.
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TL;DR: The structureless fluorescence spectra of more than one hundred heteroexcimers (unsymmetrical molecular complexes which are stable in the excited state) were measured in hexane or other inert solvents.
Abstract: The structureless fluorescence spectra of more than one hundred heteroexcimers (unsymmetrical molecular complexes which are stable in the excited state) were measured in hexane or other inert solvents. The energy (AvJ?TM*) corresponding to the fluorescence maximum is found to decrease as the ionization potential [or the oxidation potential E(D/D+)] of the donor decreases and the electron affinity [or the reduction potential E(A~/A)] of the acceptor increases. It is shown that the simple relation hvf** = e (DID*) E (A-1A) + const and the deviations therefrom lead to a semi-empirical classification of heteroexcimers which can be rationalized in terms of differences in the nature of the hetero-excimer bond. Zusammenfassung Die unstrukturierten Fluoreszenzspektren von mehr als hundert HeteroExcimeren (unsymmetrische, im angeregten Zustand stabile Molekülkomplexe) wurden in Hexan oder anderen inerten Lösungsmitteln gemessen. Die dem Maximum der Hetero-Excimeren-Fluoreszenz entsprechende Energie (AvTMax) ist um so kleiner je geringer das Ionisierungspotential [oder das Oxydationspotential E(D/D+)] des Donors und je größer die Elektronenaffinität [oder das Reduktionspotential E(A-/A)] des Akzeptors ist. Es wird gezeigt, daß, ausgehend von der einfachen Beziehung Ävmax = e(D/D+) E(A-/A) + const, eine semiempirische Klassifizierung der Hetero-Excimeren möglich ist, die sich durch die unterschiedliche Art des Bindungszustands bei Hetero-Excimeren begründen läßt. 184 Dieter Rehm und Albert Weller Einleitung Wie vor einigen Jahren gezeigt werden konnte1-2, tritt in den Fluoreszenzspektren aromatischer Kohlenwasserstoffe (^4) in Lösungsmitteln geringer Polarität bei Zugabe von Dialkylanilin (D) eine neue, bei längeren Wellen liegende unstrukturierte Fluoreszenzbande auf (vgl. Abb. 2), deren Intensität mit wachsender Konzentration an Dialkylanilin zunimmt, während gleichzeitig die der ursprünglich vorhandenen Fluoreszenz abnimmt. Diese neue Fluoreszenzbande, deren Auftreten von keiner entsprechenden Veränderung im Absorptionsspektrum begleitet ist, wurde einem angeregten Molekülkomplex (II) HA-D+) (II) zugeschrieben, der nur im angeregten Zustand stabil ist (vgl. Abb. 1) und dessen polare Natur aufgrund der mit zunehmender Polarität des Lösungsmittels erfolgenden Rotverschiebung des Fluoreszenzspektrums nachgewiesen werden konnte3-4. Ähnliche Beobachtungen von Mataga et al.5-6 und von Chandross und Ferguson7 sowie weitere. Fluoreszenzuntersuchungen mit zahlreichen substituierten und unsubstituierten aromatischen Verbindungen8-11 haben gezeigt, daß die Fluoreszenzbande des Molekülkomplexes bei um so längeren Wellen liegt, je geringer das Ionisierungs1 H. Leonhardt und A. Weller, Ber. Bunsenges. physik. Chem. 67 (1963) 791. 2 H. Knibbe, D. Rehm und A. Welleb, Vortrag auf dem 8. Europ. Mol. Spektr. Kongress in Kopenhagen, August 1965. 3 H. Beens, H. Knibbe und A. Welleb, J. chem. Physics 47 (1967) 1183. 4 . Welleb, Nobel-Symposium 5, Fast Reactions and Primary Processes in Chemical Kinetics (S. Claesson Ed.), Almqvist & Wiksell, Stockholm 1967, p. 413; Pure appi. Chem. 16 (1968) 115. 6 N. Mataga, K. Ezumi und T. Okada, Molecular Physics 10 (1966) 201, 203. — . Mataga, T. Okada und . Yamamoto, Bull. chem. Soc. Japan 39 (1966) 2562. ß . Mataga, T. Okada und H Oohari, Bull. chem. Soc. Japan 39 (1966) 2563. 7 E. A. Chandross und J. Ferguson, J. chem. Physics 47 (1967) 2557. 8 H. Knibbe, D. Rehm und A. Weller, Z. physik. Chem. Neue Folge 56 (1967) 95. — H. Knibbe, Dissertation, Freie Universität, Amsterdam 1969. 9 H. Knibbe und A. Weller, Z. physik. Chem. Neue Folge 56 (1967) 99. H. Beens und A. Weller, Chem. physics Letters 2 (1968) 140. 10 H Beens und A. Weller, Acta physica polon. 34 (1968) 593. 11 H. Beens, Dissertation, Freie Universität, Amsterdam 1970. Bindungszustand und Fluoreszenzspektren von Hetero-Excimeren 185 potential (IP) des Donors und je größer die Elektronenaffinität (EA) des Akzeptors ist. Für die Festlegung von Akzeptor und Donor im Komplex ist dabei deren „molekulare Elektronegativität\", also die Summe von Ionisierungspotential und Elektronenaffinität in der Form (IP + EA)a > (IP + EA)D (1) maßgebend. Die im Grundzustand instabilen und daher auch als HeteroExcimere bezeichneten angeregten Molekülkomplexe unterscheiden sich demnach nur graduell von denjenigen, die durch direkte Anregung der im Grundzustand stabilen Elektron—Donor—Akzeptor-(EDA)Komplexe12 erhalten werden und deren Bindungszustand sowohl im angeregten wie im Grundzustand durch die (verschieden gewichtete) Kopplung (I) der beiden als ,, -bond\"und als Charge-Transfer-(CI7T)Zustand bezeichneten Konfigurationen HAD) -~ i(A-D+) (I) zu beschreiben ist13. Andererseits entspricht die Bildungsweise der Hetero-Excimeren derjenigen der Excimeren14, deren Bildung zuerst von Förster und Kasper15 als Ursache für den von Ihnen an Pyrenlösungen beobachteten Konzentrationsumschlag erkannt worden ist. Dazu kommt, daß auch zur Beschreibung des Bindungszustands der Excimeren CT-Zustände (M~M+) mit herangezogen werden müssen. Ähnlich wie bei Excimeren ist auch bei den gemischten Excimeren, die zwischen aromatischen Verbindungen sehr ähnlicher Konzentration gebildet werden16, der Bindungszustand durch die Kopplung (III) des CT-Zustands mit lokal angeregten Zuständen gekennzeichnet HAD) -hHA-D+) -hHAD). (III) 12 G. Briegleb, Elektron—Donator—Akzeptor-Komplexe, Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg 1961. 13 R. S. Mulliken, J. Amer. ehem. Soc. 72 (1950) 600; J. ehem. Physics 56 (1952) 801. 14 . ßß , D. Rehm und A. Welleb, Ber. Bunsenges. physik. Chem. 73 (1969) 839 sowie unveröffentlichte Messungen. 15 Th. Föbsteb und K. Kaspeb, Z. physik. Chem. Neue Folge 1 (1954) 275. 18 T. M. Vembeb und A. S. Cherkasov, Optics and Spectroscopy 6 (1959) 148. — J. B. Brass und L. G. Chbistophobou, Nature [London] 196 (1962) 33. . K. Selinger, Nature [London] 203 (1964) 1062. I. E. Obyknovennaya und A. S. Chebkasov, Optics and Spectroscopy 22 (1967) 22; Bull. Acad. Sei. USSR, Phys. Ser. 32 (1968) 1315. 186 DrETER Rehm und Albert Weller Auf diese zwischen angeregten EDA-Komplexen und Hetero-Excimeren einerseits, sowie zwischen Heteroexcimeren und gemischten Excimeren andererseits bestehenden Zusammenhänge ist von Beens und Weller10 bereits hingewiesen worden. Wie die an einer Reihe von Donor—Akzeptor-Systemen in inerten Lösungsmitteln durchgeführte Bestimmung der Dissoziationsenthalpie * der Heteroexcimeren AH (vgl. Abb. 1) gezeigt hat14, kann deren
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TL;DR: A two-wavelength absorption/scattering measurement technique is described whereby vapor concentrations inside sprays and aerosols are probed nonintrusively to measure the vapor concentration inside an n-heptane fuel spray.
Abstract: A two-wavelength absorption/scattering measurement technique is described whereby vapor concentrations inside sprays and aerosols are probed nonintrusively The technique has been applied to measure the vapor concentration inside an n-heptane fuel spray
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