Kursplan för

Laserbaserad diagnostik
Laser-Based Diagnostics

FBRN05, 7,5 högskolepoäng, A (Avancerad nivå)

Gäller för: Läsåret 2019/20
Beslutad av: Programledning F/Pi
Beslutsdatum: 2019-03-26

Allmänna uppgifter

Valfri för: F4, F4-f
Undervisningsspråk: Kursen ges på begäran på engelska

Syfte

Kursen syftar till att ge en grundläggande fysikalisk förståelse för laserdiagnostiska teknikers möjlighet att beröringsfritt mäta parametrar som t.ex. temperatur och ämneskoncentrationer under svåra förhållanden, som t.ex. i reagerande flöden och energiomvandlingsprocesser. Centrala inslag i kursen är därmed växelverkan mellan strålning och materia, lasrar och deras egenskaper, optik, optisk mätteknik, molekylfysik, och förbränning. Den unika information som med hjälp av laserdiagnostik erhålls experimentellt, kan tillsammans med avancerad modellering leda till en detaljerad kunskap inom områden relevanta för industrin och transportsektorn. Typiska områden kan vara högtemperaturkemi och användning av förnyelsebara bränslen. Sådan förståelse är viktig för att kunna öka verkningsgraden samt åstadkomma lägre koncentrationer av föroreningar. Dettt är av stor viktig med tanke på att förbränningsprocesser står för mer än 90% av världens energiförsörjning. Även efter övergången till förnyelsebar energi, kommer förbränning för omvandling av kemisk energi till värme att vara ett centralt vertyg i energisystemet.

Mål

Kunskap och förståelse
För godkänd kurs skall studenten

Färdighet och förmåga
För godkänd kurs skall studenten

Kursinnehåll

I den inledande delen av kursen presenteras och diskuteras ämnen som för studenter med olika bakgrund kan innebära olika grad av fördjupning och repetition. De områden som behandlas är atom- och molekylspektroskopi, förbränning och experimentell utrustning (lasrars egenskaper, lasertyper, optik, detektorer, optisk signaluppsamling). Jämförelse görs mellan probmätmetoder och optiska mätmetoder. Därefter följer en detaljerad genomgång av de lasertekniker som är de mest centrala för studier i tillämpade applikationer. Dessa är framförallt Rayleighspridning, Ramanspridning, laserinducerad incandescens (LII), laserinducerad fluorescens (LIF), coherent anti-Stokes Ramanspridning (CARS), particle-image velocimetry (PIV) och termografiska fosforer. Teknikerna diskuteras utifrån sin fysikaliska bakgrund och den analys av mätdata som sker för att bestämma relevanta parametrar som temperaturer, ämneskoncentrationer, partikelstorheter (t.ex. storlekar) och hastigheter. Stor vikt läggs vid att analysera möjligheter och begränsningar för metoderna.

De vetenskapliga artiklar som studenterna ska bearbeta i projektet ska befinna sig nära forskningsfronten och belysa utvidgningar av de redan presenterade teknikerna. Orientering sker också om nya tekniker som utvecklas inom forskningsfältet. Under kursens gång sker regelbundna besök i avdelningens laboratorier för demonstration av kursavsnitten.

Laborationer sker på laserinducerad incandescens och laserinducerad fluorescens. Laborationen i laserinducerad incandescens behandlar mätning av sotvolymfraktion i sotande flammor, och laborationen i laserinducerad fluorescens berör tvådimensionell visualisering av flamradikaler, framförallt OH (hydroxylradikalen). Båda laborationerna är relativt studentcentrerade där laboranterna själva står för en stor del av uppbyggnad och linjering/optimering av experimentuppställningen.

Kursens examination

Betygsskala: TH - (U,3,4,5) - (Underkänd, Tre, Fyra, Fem)
Prestationsbedömning: För att bli godkänd på kursen måste godkänt resultat erhållits på skriftlig tentamen, laborationer och projekt. Betyget erhålls genom tentamensresultat. Tentamen, oftast skriftlig, består huvudsakligen av uppgifter av övergripande karaktär där studentens förmåga att skapa syntes av kursmaterialet testas. Föreståelse är viktigare än utantill-kunskap. De två laborationerna sammanfattas var för sig i en teknisk rapport som skrivs enskilt eller i grupp om två. Bedömningen görs från förberedelseuppgifter, engagemang under laborationen, och den skriftliga rapporten. Valfria inlämningsuppgifter behandlas under kursens gång. Studenten tillgodogör sig oftast kursinnehållet på ett bättre sätt då han/hon löser dessa uppgifter. Projektet består av analys av en vetenskaplig artikel som sammanfattas och presenteras muntligt inför kursgruppen. Omtentamen sker i samråd med kursansvarig lärare och är normalt en skriftlig tentamen som i direkt anslutning följs upp av en muntlig tentamen där frågeställningarna från den skriftliga tentamen fördjupas.

Om så krävs för att en student med varaktig funktionsnedsättning ska ges ett likvärdigt examinationsalternativ jämfört med en student utan funktionsnedsättning, så kan examinator efter samråd med universitetets avdelning för pedagogiskt stöd fatta beslut om alternativ examinationsform för berörd student.

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: FAFN01 Lasrar och FAFN25 Atom- och molekylspektroskopi.
Begränsat antal platser: Nej
Kursen överlappar följande kurser: FBR024, FBRN01

Kurslitteratur

Kontaktinfo och övrigt

Kursansvarig: Mattias Richter, mattias.richter@forbrf.lth.se
Hemsida: http://www.forbrf.lth.se