İleri Işık Source Alev Deneyler: İs Oluşumu Süreçlerinin içine Yeni Trendleri

Özet

Kütle spektrometrisi ile tüm türlerin çevrimiçi analizi ile laboratuar ölçekli alevden gaz örnekleme yanma süreçleri sırasında meydana gelen kimyasal bileşiklerin kompleks bir karışımı araştırmak için güçlü bir yöntemdir. Sinkrotron oluşturulan vakum ultraviyole radyasyon yoluyla ayarlanabilir yumuşak iyonizasyon ile birleştiğinde, bu teknik izomer-çözüldü bilgi ve potansiyel fragmanı-serbest kütle spektrumları sağlar.

Özet

Aşağıdaki deneysel protokoller ve beraberindeki Video Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ^1-4 İleri Işık Kaynak Kimyasal Dynamics beamline (ALS) gerçekleştirilir alev deneyleri ile ilgilidir. Bu video laboratuvar-tabanlı model alevlerin karmaşık kimyasal yapıları ayarlanabilir Sinkrotron oluşturulan vakum ultraviyole (VUV) radyasyon ile alev-örnekleme kütle spektrometresi ile analiz nasıl gösterir. Bu deneysel yaklaşım, yüksek hassasiyet ve geniş dinamik aralık ^5,6 ile izomer-çözme yeteneklerini birleştiriyor. Videonun ilk bölümü brülör-stabilize, azaltılmış basınç (20-80 mbar) laminer önceden karıştırılmış alevleri içeren deneyleri açıklar. Küçük bir hidrokarbon yakıt genel deney yaklaşımı göstermek için, seçilmiş alev için kullanılmıştır. Bu türün profilleri brülör yüzeyinden mesafenin bir fonksiyonu olarak elde edilen ve nasıl VUV en ayarlanabilirliği nasıl gösterilirfoton enerjisi kendi iyonizasyon enerjileri dayanan bir çok yanma ara maddeleri tanımlamak için avantajlı olarak kullanılır. Örneğin, bu teknik, kurum oluşumu işlemlerin gaz fazı yönlerini incelemek için kullanılmıştır ve video nasıl rezonans açısından stabilize gibi _{C3 3} H, _{C3 H5} gibi radikalleri, ve _i-C4 H gösterir _5, önemli ara ⁷ olarak tanımlanır. Bu çalışma is oluşumu süreçlerine yoğunlaştı ve karbon atomu ihtiva eden, milyonlarca kimyasal yapı, sadece milisaniye olarak sadece birkaç karbon atomuna sahip olan bir yakıt molekülden monte edilir, çünkü kimyasal bakış açısından, bu işlem oldukça ilgi çekicidir. Videonun ikinci bölümü, bir karşı-akım difüzyon alev ve Sinkrotron-bazlı aerosol kütle spektrometresi yanma oluşturulan kurum partiküllerinin ⁴ kimyasal bileşimini incelemek için kullanıldığı yeni bir deneme, vurgulamaktadır. Deney sonuçları, t göstermektedirşapka yaygın olarak kabul H-soyutlama-C ₂ H _2-ek (HACA) mekanizması gözlenen büyük polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH) oluşumundan sorumlu tek moleküler büyüme süreç değildir.

Giriş

Moleküler büyüme ve kurum oluşum süreçleri için tutarlı ve akıllı bir mekanizma kurulması yanma kimyası araştırma ^8,9 en büyük zorluklardan biridir. Yanma süreçleri (PM _2.5 - ≤ 2.5 mikron bir aerodinamik çapı tarafından tanımlanan ince parçacıklar) ince partikül hava kirliliğinin yarısından fazlasını oluşturmaktadır bu istenmeyen yanma yan ürünlerin emisyonunu azaltmak için, ve, onların kimlikleri, konsantrasyonlarını bilmek önemlidir ve oluşumu ^10. yolaklar. Yanma yan doğası yakıt ve yanmış edildiği koşullar altında etkilenmektedir. Birçok çalışma, akut çevre ve sağlık etkileri ^11-13 yanma emisyonları bağlantılı var. Örneğin, yanma oluşturulan parçacıklar hava kalitesi, atmosferik görüş ve Dünya'nın atmosfer, radyasyon dengesi üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Bu kabul edilir havadaki tarağın kimyasal bileşimiustion oluşturulan parçacıklar genellikle polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH) ile ilişkili toksıklıklerinı belirler. Bu ikinci tür kurum moleküler ön olarak kabul edilir ve bunlar eksik yanma işlemlerde meydana getirilir. Yine, bu süreçleri tanımlamak hala zorlu bir sorundur.

Genel olarak konuşursak, bu emisyonların kökeni olan yanma reaksiyonları, birçok farklı reaktif türler içeren, karmaşık yakıt ayrışma ve oksidasyon yolları izleyin. Onlar oranları sıcaklık ve basınç ^14,15 bağlıdır reaksiyonların yüzlerce hatta binlerce bir ağ içinde bağlanır.

Laminer, önceden karıştırılmış, 20-80 mbar (15-60 Torr) gibi düşük basınçta tesis edilebilir brülör-stabilize düz alevler, genellikle bu karmaşık kimyasal ağı çözülmeye ve kirletici araştırmak için kullanılan standart yanma ortamlarında birini temsil bir potansiyely prototip yakıt ¹⁶ verilmektedir. Bu alev ön ulaştıklarında Bu konfigürasyonda, yakıt ve oksitleyici önceden karıştırılır; Bu şekilde, yanma hızı, kimyasal işlemlerle olup karıştırma hakimdir. Bir alt-atmosferik basınç altında, bu alevler işletme olarak, reaksiyon, bölgenin fiziksel kalınlığı lazer tabanlı veya prob-örnekleme teknikleri ^1,17 ile ısı ve konsantrasyon gradyanları geliştirilmiş uzamsal çözünürlük sağlayan, artar.

Kesin bir şekilde bu alevlerin kimyasal bileşimini analiz etmek amacıyla, bir analitik araç aynı anda tüm türlerinin genel algılama, yüksek hassasiyet ve dinamik aralık, izomerlerin arasında iyi seçicilik ve moleküler parçalanma kontrolü sağlayan gerekmektedir. Yakma-kimya araştırmalarda bir hamle ayarlanabilir vakum ultraviyole (VUV) radyasyon yakın tasarımda kullanılan sinkrotron ışık kaynaklarına alev örnekleme kütle spektrometresi kullanılarak elde edilmiştirtek-foton iyonlaşma ^5,6 shold. Eşlik eden videoda gösterilen Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı, Gelişmiş Işık Kaynağı (ALS) de alev deneylerde, gaz örnekleri yüksek vakum içine genişletilmiş, bir kuvars koni tarafından premix alevler içinde çekilir, ve VUV tarafından iyonize ^1,5 fotonlar. Deneysel set-up, Şekil 1 'de şematik olarak gösterilmektedir. Bu deney başarısı için en önemli en aza indirmek ya da önlemek Fotoyeniden ve izin vermek için uygun bir aralıkta ayarlamak için yeteneği, iyonize fotonların enerji olmuştur izomer ^1,3 özgüllük ^{, 5,18.} Videoda görüldüğü gibi, fotoiyonizasyon verimlilik (PIE) eğrileri bize karmaşık alev karışımda spesifik izomer türleri tanımlamak için izin foton enerjisini ^19, tuning tarafından kaydedilebilir. Bireysel türler için PIE eğrileri genellikle farklı özelliklere sahip, yani iyonlaşma eşikleri, şekiller ve yoğunlukları. VideoLSO brülör yüzeyine mesafenin bir fonksiyonu olarak ayrı ayrı bileşenlerin mol fraksiyonu profillerini belirlemek için kullanılan deneysel yaklaşım gösterilmektedir.

Bu ALS-tabanlı yakma deneyleri hidrokarbon alevler içinde kurum-oluşum süreçleri hakkında ve oksijenli, nesil, biyo-türevli yakıtların ^1,20 oksidasyonu üzerinde yoğunlaşmıştır. Kurum oluşumu sorunu ile ilgili olarak, deneyler birçok yeni anlayışlar ortaya çıkardı. Özetle, şu anda yakıtın kimyasal yapısı kimlik (ve miktar) haberci moleküllerin ve buna bağlı olarak çok farklı yollar genel kurum-oluşum süreci ^7,21 ilk adımı katkıda bulunabilir etkisi olduğu anlaşılmaktadır.

ALS-bazlı aerosol kütle spektrometresi ile alev oluşturulan kurum nanopartiküller kimyasal bileşenlerini belirlerken kurum oluşumu kimyası daha derin anlayışlar elde edilmiştir. Bu deneyde, yeni, burada expVideonun ikinci yarısında lained olmayan premix (difüzyon) alevler kullanılır. Deney düzeneği, aynı zamanda, Şekil 1 'de gösterilmiştir., Bu yapılandırmada, bir alev yakıt ve oksitleyici iki zıt laminar jetleri arasında yakın atmosfer basıncında [933 mbar (700 Torr)] kurulmuştur. Yakıt ve oksitleyici akışı reaksiyon bölgesi dışında ayrı kalır, çünkü bu yapılandırma, moleküler büyüme işlemlerini incelemek için iyi bir fırsat sağlar. Alev oluşturulan parçacıkların bir kuvars mikrosondajını kullanan alev çekilen ve daha sonra parçacıklar buharlaşacak ve bireysel bileşenlerinin içine parçalayın yanıp ısıtılmış bir bakır hedef, üzerine bir aerodinamik mercek sistemi ile odaklanmıştır. Bu moleküler birimler daha sonra ALS VUV fotonlar tarafından iyonize edilir ve karşılık gelen iyonlarının kitle ⁴ seçilir. Tüm gerekli çalışmaları videoda gösterilen, ancak aerosol veriler kurum-oluşum mekanizmaları kineticall olabileceğini düşündürmektedir y ve termodinamik olarak kontrol edilmemiştir. Ayrıca, veriler de göstermektedir ki, H-soyutlama ve C ₂ bir tekrarlayan dizisi tarafından yaygın olarak kabul H-soyutlama-C ₂ H _2-ilavesi küçük aromatik türler büyük polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH) için büyümek olduğu (HACA) mekanizması, H _2-katılma reaksiyonları, tüm gözlenen parçacık bileşenleri izah edemez.

Video ile birlikte, aşağıdaki protokol veri elde etme işlemleri göstermektedir.

Şekil 1. Refs gelen izinleri ile Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı İleri Işık Source alev-örnekleme moleküler ışın ve aerosol kütle spektrometresi deneyler şematik.. 2 ve 4.9fig1highres.jpg "target =" _blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

Protokol

1.. Gaz fazlı Deneyleri

1. Düşük basınç Premix Flame ateæIendirilmesi
   1. Soğutma suyu brülör ve alev odası duvarına ve alev odası ~ 0.1 mbar aşağı pompalanır olduğu akan emin olun.
   2. Brülör yüzey boyunca bir argon 1 L / dk akış ve oksijen, 1,5 L / dakika akış oluşturulması ve alev odası içinde 80 mbar (60 Torr) bir basıncı muhafaza.
   3. Brülör yüzey üzerinde sıcak-tel ateşleyiciyi yerleştirin; 0.4 L / dk hidrojen akışını ayarlamak ve hızlı bir ateşleyici etkinleştirin.
   4. Kontak açıldıktan sonra, sıcak-tel ateşleyici kapatın ve brülör onu uzakta konumlandırmak.
   5. Argon, oksijen, hidrojen ve yakıt akışlarının arzu edilen kurulması. Hedef alev [genelde 20-40 mbar (15-30 Torr)] ve koşullarına uygun basıncını ayarlayın. Not: Bireysel alevler için alev koşulları özgün literatürde verilmektedir. Örneğin, stokiyometrik allen boyunca akar ve propin alevlerHansen ve arkadaşları ²² listelenmiştir.
2. Enerji Tarama - Fotoiyonizasyon Verimliliği (PIE) Curves kazanılması
   1. Iyonlaşma odası içindeki basınç 10 mbar ^-6 ≤ olduğunda, time-of-flight kütle spektrometre ve mikrokanal plaka dedektörü iyon optik gerilimleri uygulamak ve beamline vanalarını açın. Not: (video gösterilmemiştir) Daha önce kalibrasyon deneyleri kütle spektrometresi optimum performans için voltaj ayarlarını bulmak için kullanıldı.
   2. LabVIEW veri toplama programı "Genel Interface.vi" (Şekil 2) başlatın ve yazılım "Motor" sekmesini kullanarak istediğiniz konuma brülör taşıyın. Not: Bu LabVIEW kod ışın hattı geliştirilen ve istek üzerine mevcuttur edildi.
   3. Tarama parametrelerini tanımlamak için "Genel" sekmesini kullanın, yani foton enerji eV başına adım sayısı. Tipik olarak, 0.05 eV bir adım boyutukullanılır.
   4. Istediğiniz başlangıç ​​değerine foton enerjisini ayarlamak için "ALS" sekmesini kullanın ve "aktif" olmak "ALS Enerji" tanımlar.
   5. "Control" panelindeki, fotodiyot tarafından ölçülen photocurrent okumak için "K6485" etkinleştirin.
   6. "P7886" sekmesinde, süpürür sayısını ayarlamak için "Set Parameters" butonunu kullanabilirsiniz (normalde 2 ila ¹⁹ ve 2 ^21), depo (normalde 48k) sayısı ve bin genişliği (500 İcra Komitesinin).
   7. Geçerli bir dosya yolu ve adını girin ve bilgisayar kontrollü veri toplama işlemini başlatmak için "Başlat" düğmesini tıklatın.
3. Mass Spectra kazanılması - Burner Tarama
   1. Time-of-flight kütle spektrometresi Mikrokanallı plaka dedektör iyon optik enerji taramaları gibi voltajları uygulayın.
   2. Odası içindeki foton ışını sağlamak için beamline vanalarını açın.
   3. LabVIEW veri ACQ açınuisition programı "Genel Interface.vi".
   4. Yazılım "Motor" sekmesini kullanarak, örnekleme koni mümkün olduğunca yakın brülör yüzeyine taşımak için "Jogger" kullanımı ve "Origin" olarak bu konumunu tanımlar. "Aktif" olmak motoru tanımlayın.
   5. Tarama parametrelerini tanımlamak için "Genel" sekmesine kullanın, yani, brülör hareketin mm başına adım sayısı. Tipik değerler 20 adımda 0-5 mm, 15 adımlarla 5-20 mm, ve 5 adımda 20-30 mm.
   6. Istenen değere foton enerjisini ayarlamak için "ALS" sekmesini kullanın. Tipik değerler 8-16,65 eV bulunmaktadır.
   7. "Control" panelindeki, fotodiyot tarafından ölçülen photocurrent okumak için "K6485" etkinleştirin.
   8. "P7886" sekmesinde, süpürür sayısını ayarlamak için bir alt-VI (Şekil 3) başlatmak için "Set Parametreleri" düğmesini kullanın, yani kütle spektrumları adde sayısıHer brülör pozisyonda birbiri üstüne d (normal olarak 2 ila ¹⁹ ve ²¹ 2), depo (normalde 48k) sayısı ve genişliği bin (500 İcra Komitesinin).
   9. Geçerli bir dosya yolu ve adını sağlayın ve otomatik veri toplama işlemine başlamak için "Başlat" düğmesini tıklatın.

Şekil 2. Veri toplama programı grafiksel kullanıcı arabirimi. , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

Şekil 3.. Grafiksel kullanıcı interfacgiriş kanallı skaleri parametrelerine e. , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

2.. Aerosol Deneyler

1. Yakın-atmosferik basınç karşıt-akım Alev ateæIendirilmesi
   1. Reaktif çıkışları yaklaşık olduğu, soğutma suyu brülör akan emin olun. Alev odası minimum elde basınç altında (~ 2 mbar) aşağı pompalanır 10 mm ayrı ve bu.
   2. Argon ile alev odasını doldurmak ve ~ 860 mbar (650 Torr) kadar basınç getirmek.
   3. Yaklaşık ateşleyici bobin yerleştirin. iki brülör satış merkezi.
   4. Oxidizer stream: (o odayı doldurmak için kullanılan çünkü Ar zaten akan olmalıdır) aşağıdaki gibi gaz akışını ayarlayın O ₂ 0.3 L / dk ve Ar 1.6 L / dak; Oxidizer akış coflow: 2.5 L / dak Ar; Yakıt akışı: H ₂ 0.3 L / dakika, Ar 2.5 L / dakika; Yakıt akışı coflow: Ar2.5 L / dak.
   5. Hidrojen ve oksijen vanalarını açın ve hemen ateşleyici bobin açın.
   6. Alev tutuşuyor sonra, ateşleyici bobin kapatın ve onu geri.
   7. Oksijen, argon ve yakıt akışlarının arzu edilen kurulması. Hidrojen akımı ve basınç ayarlamak ve hedef alev için istenen değerlere reaktif çıkış ayırma kapatın. Not: video gösterilir propan alev için akış hızları Skeen et al ^4'te verilmiştir.
2. Bir Aerosol Kütle Spektrum edinimi
   1. Iyon optik ve AMS dedektöre uygun gerilimler uygulayın. Not: Optimum performans için voltaj ayarları videoda gösterilmeyen önceki kalibrasyon deneylerde, bulundu.
   2. LabVIEW veri toplama programı "Genel Arayüz-karşıt-Flow.vi" açın. Not: Bu VI motor kontrol güncellendi edildiği "Genel Interface.vi", bir değişiklikyeni ihtiyaçlarına uygun.
   3. Kuvars mikroprob yakıt akışı çıkışı (Şekil 4) en yakın konumda böylece karşı-akım brülör çevirmek için "Motor" sekmesindeki "Jogger" uygulamasını kullanın. Bu pozisyonda iken, sıfıra motorun adım konumunu sıfırlamak. Bu prosedür "köken" konumunu tanımlar.
   4. Yavaş yavaş aerodinamik lens (ADL) sistemi içine alev-örnekleme hattından akışı sağlayan çeyrek dönüşlü vanasını açın. ADL çıkışında basınç 1 x 10 ² mbar yakın olduğunu onaylayın.
   5. Tarama parametrelerini tanımlamak için "Genel" sekmesini kullanın, yani, brülör hareketi (brülör tarama) veya foton enerjisi (enerji tarama) mm başına adım sayısı.
   6. İstenilen foton enerjisini ayarlamak ve istenen brülör konuma brülör taşımak için "Motor" sekmesini kullanın "ALS" sekmesini kullanın.
   7. "P7886" sekmesini ve "Set Kullanım Parameters "düğmesi orada etme parametrelerini ayarlamak için.
   8. "Aktif" olmak için "Motor" (brülör tarama) veya "ALS Enerji" (Enerji taraması) tanımlayın.
   9. Uygun alanlara geçerli bir dosya yolu ve adını takın ve "Başlat" düğmesini tıklatın. Aerosol kütle spektrumları şimdi otomatik olarak alınır.

Şekil 4. Karşı-akım alev montaj için brülör hareket için grafiksel kullanıcı arabirimi. , bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

Sonuçlar

Alçak basınç önceden karıştırılmış bir brülör ile alev örneklenmiş gazların tipik bir kütle spektrumu Şekil 5'te gösterilmiştir. Sinyale katkıda türlerin kimlikleri her bir kütle-için alev örneklenmiş fotoiyonizasyon verimliliği (PIE) eğrileri ile ortaya çıkar yük (m / z) oranı ile bilinen bir izomer spesifik iyonizasyon enerjileri ve PIE eğriler ile karşılaştırılması. Alev örnek PIE eğrilerinin tipik örnekleri, m / z için Şekil 6'da gösterilmektedir = 39 _(C3 H ₃₎ ve 41 _{(C3 H5).} Veriler, bir stoikiometrik propin alev ²² alınır. Sinyal açıkça resonantly stabilize propargildir ve alil radikallere kaynaklanan kendi karakteristik iyonlaşma eşikleri ile tanımlanır. Birçok m / z değerleri için, birden fazla rutin izomerleri birden fazla eşik gözlemleyerek belirlenmiştir. Pek çok örnek, literatürde yaygın olarak ele alınmıştır, örneğin, m / z= 40 (allen ve propin), 44 (etenol ve asetaldehit), 54 (1,3-butadien, 1-bütin, 2-bütin) ya da 78 (fulven ve benzen) ^23-27.

Şekil 5. Time-of-flight kütle spektrumu. Stokiyometrik propine-O ₂ alev içinde düşük basınçlı premix brülör 1,25 mm mesafe 9.9 eV foton kaydedildi. Bir sonraki aşamada belirtilen tüm tepe kolayca çeşitli yanma ara atanabilir.

Şekil 6,. M / z = 39 ve 41. Rezonant stabilize kökleri propargil fotoiyonizasyon verim eğrileri Alevle örneklenir vellyl açıkça gözlemlenen iyonlaşma eşikleri göre tespit edilebilir.

Izomerik bileşim bilinen bir kez Protokolü Bölüm yukarıda tarif edildiği gibi, bir kütle spektrumları olarak tek türlerin izomer spesifik mol fraksiyon profillerinin belirlenmesi izin vermek için, alevde farklı konumlarda içinde çeşitli foton enerjilerde ve alınan brülör yüzeyinden mesafenin fonksiyonu. Alçak basınç önceden karıştırılmış bir brülör bir alev içerisinde stoikiometrik propin fulven ve benzen Örnek mol fraksiyon profilleri Şekil 7 ²² 'de gösterilmiştir. Her bir alev için, tipik olarak 40-50 bireysel mol fraksiyon profilleri toplam kadar türler için belirlenir Bilimsel hedeflerine bağlı olarak m / z = 1 m / z = 78 (benzen ve / veya fulven) ila (H atomu) ya da daha yüksek,. Bu mol kesri profiller daha sonra yanma-kimya modellerinin öngörü yeteneklerini değerlendirmek ve v için kullanılırOnları alidate.

Şekil 7,. Deneysel mol fraksiyon profilleri. Alçak basınç ön-karıştırmaya brülör stoikiometrik propin alevde fulven ve benzen profilleri.

Tipik bir aerosol kitle spektrumu, Şekil 8'de gösterilmiştir. Bir propan karşı-akım difüzyon alev içinde alınmıştır. İyon sinyal m / z = 226 etrafında bir zirve ile 150-600 arasında değişen m / z oranı, olan türler için gözlenmiştir. Bu kütle spektrumunda ya da olası oluşumu yolları çözülmeye görülen türlerin tüm tanımlamak için mevcut deney yeteneklerinin ötesindedir. Yukarıda tarif edildiği gibi (ve video gösterilir) halinde yakıt çıkışından mesafenin bir fonksiyonu olarak örneğin kütle spektrumu alınması uzamsal olarak çözündürülerek profili bulunur. Bir aGısentative Örnek m / z = 256 (C ₂₀ H ₁₆₎ türleri için, Şekil 8'deki giriş gösterilmiştir. Benzer profilleri dolayısıyla herhangi bir yakma kimya model doğrulama hedef olarak kullanılabilir olan, hem de diğer türlerin herhangi biri için elde edilebilir.

Bir propan-O ₂ karşı-akım difüzyon alevden Şekil 8,. Alevle örneklenmiş aerosol kütle spektrumu. Giriş m / z = 256 de C ₂₀ H ₁₆ çözülmüş türler için uzamsal profili temsil eden göstermektedir.

Tartışma

Kütle spektrometresi ile alev-örnekleme ve Sinkrotron tabanlı VUV tek-foton iyonlaşma anlatılan kombinasyonu şu anda mümkün laboratuvar-tabanlı model alevlerin kimyasal bileşimine en ayrıntılı bir görünüm sağlar. Kütle spektrometresi geniş bir dinamik aralığında yüksek hassasiyet (ppm aralığında) ile aynı anda tüm örneklenmiş alev türlerin evrensel algılanmasını sağlar. Bu tekniğin başarısı için Enstrümantal enerjileri kolayca izomerleri ve parçalanma kontrol arasında iyi bir seçicilik sağlamak için, ayarlı olabilir sinkrotron oluşturulan VUV fotonlar, kullanılmasıdır. Kompleks karışımlarını analiz ederken ikinci faktör önemlidir. Anlatılan deney özellikleri yaygın olarak izomer ayrılması için kullanılan gaz kromatografisi, ile ve enerjik elektron iyonizasyonu kullanılarak geleneksel teknikler ile eşsiz vardır. Sinkrotron bazlı tekniğin sınırlamaları, özellikle büyük kütle-ücret oranları için, ma gerçeğinden kaynaklanmaktadırny farklı izomerleri daha sonra benzersiz tespit edilemeyen, akla ve onların katkıları güvenilir ¹ ayrılamaz. Deneysel sonuçlar, izomer-çözülmüş alev bileşimler şeklinde, son derece ayrıntılı bir moleküler düzeyde yanma kimya geliştirilmiş kinetik modelleri verebilir.

Açıklanan deneyler çok karmaşık ve sorun giderme prosedürleri bir açıklama video ve / veya bu yazının protokol bölümünde belgelenmiştir olabilir ötesinde ne olduğunu. Bu durum aynı zamanda, veri analiz işlemleri için de geçerlidir. Deneysel set-up değişiklikleri normalde tahsis "beamtime" arasında off-line yapılır. Bu deneylerin vurgu yanma ara kantitatif belirlenmesi ile ilgili olduğu için, kararlı ve yeniden üretilebilir bir alevler için çok önemlidir. Ayrıca, akıllıca elde etmek için foton enerjileri ve diğer tarama parametreleri seçmek için gerekli olan biralev yapı güvenilir bir tespiti için yeterli olan deneysel verilerin n yeterli grubu.

Advanced Light Source gerçekleştirilen deneyler, başarılı bir şekilde hidrokarbon alev, alev ⁷ benzen oluşumunun kimyası çözülmeye katkıda bulunmuştur. Öncüler olarak rezonans açısından kararlı radikallerin önemli bir rol propargil, alil tanımlama ile, örneğin, kurulan ve _i-C4 H ₅ artıkları olmuştur.

Benzen oluşumu genel kurum-oluşum sürecinde sadece ilk adım olduğu düşünülmektedir, çünkü, ek çabalar alev örneklenmiş kurum parçacıklarının kimyasal bileşimini tanımlamak için Advanced Light Source sürüyor. Önceki benzeri kurum-örnekleme deneyleri ²⁸ ile karşılaştırıldığında, bu yeni kurulan aerosol-örnekleme deney foton enerji t hassas ayarlanmış olabilir, yani yakın eşik kütle spektrumları kaydedilmesini sağlaro nedenle parçalanması engellenir, sadece hafif bileşenlerin iyonizasyon enerjileri üzerinde olmamalıdır. Bundan başka, aynı zamanda büyük ölçüde parçalanmışlıklarıyla sıcaklık kontrollü bakır blok üzerinde flaş buharlaşma sürecini kullanılarak önlenir. Ancak, deneme anda nicel verileri sağlamak mümkün değil varlık ile sınırlıdır. Aynı zamanda, kaydedilen kütle spektrumları tanecik özel değildir, ama muhtemelen kompozisyon ve boyutu değişen sayıda parçacıkları üzerinde ortalama. Buna ek olarak, yoğuşma ve alev içinde parçacıklar ile ilişkili türlerin tanımlanmasını zorlaştıran, numune alma sondası meydana gelir olabilir. Ayrıca, tespit edilen türler, vakum altında bakır bloğu (300-400 ° C) arasında bir sıcaklıkta buharlaşmış olacak kadar uçucu olmalıdır. Ther aksine Bununla birlikte, erken niteliksel verileri is ön-madde türlerinin bileşimler yakıtın kimyasal yapısına ve kurum-ön-madde-oluşum mekanizmaları bağımlı olduğunu göstermektedir kinetik olarak sürülürmodynamically. Aerosol kütle spektrometresi çabaları erken aşamalarında şu anda, ve kazanmış anlayışlar bugüne kadar fazla araştırma fırsatlarını belirlemek.

Kurum-oluşum süreçleri hakkında gelecekteki çalışma ilk aromatik halka dışında kimya odaklanmak muhtemeldir, yani, inden, naftalin, antrasen, vb, ve bunların izomerleri oluşumu. Nihai hedefi parçacık kurulduğu kimya (ve fizik) anlamak için, ve tüm kurum-oluşum sürecini (yakıt oksidasyonu parçacık pıhtılaşmasına) tanımlayan bir öngörü modeli geliştirmektir.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Alev örneklemeli kütle spektrometresi			özel yapım
Aerosol kütle spektrometresi			özel yapım