燃烧碳氢化合物燃料会产生纳米级的烟尘颗粒和多环芳烃(PAH)——影响我们环境的有害排放物。碳制成的颗粒占我们星际空间的70%，而来自火焰的黑碳颗粒是用于电子设备和可持续能源应用的令人兴奋的纳米材料，因此对它们的研究非常重要。

烟尘和多环芳烃的寿命在湍流火焰中非常短(亚纳秒到数百纳秒)。因此，它需要超快成像方法来解决空间(2D/3D)和时间上的燃烧问题。

当前最先进的平面成像系统仅限于每秒几百万帧。为了提取火焰种类的二维图，它们还需要多个连续的激光脉冲，这会导致不良的热问题。此外，传统的泵浦探针超快成像方法只能捕获“可重复”的过程，因为同一过程的多张图像是在不同的时间实例拍摄的，以提取时空动力学的完整图像。

因此，燃烧科学领域的研究人员一直在等待能够克服当前系统局限性的工具。

在Light:Science&Applications上发表的一篇新论文中，由来自加州理工学院的YogeshwarNathMishra博士、PengWang博士和LihongV.Wang教授及其来自瑞典哥德堡大学的合作者领导的科学家团队和德国埃尔兰根弗里德里希亚历山大大学开发了世界上最快的平面成像相机：激光片压缩超快摄影(LS-CUP)。

使用LS-CUP，他们以创纪录的每秒125亿帧(Gfps)的成像速度拍摄了整个激光火焰动力学电影，这比当前最先进的技术至少高出三个数量级系统。LS-CUP仅使用一个激光脉冲，就可以对多环芳烃的激光诱导荧光、弹性光散射和烟尘颗粒的激光诱导白炽进行宽视场实时成像。

这篇论文的主要作者之一YogeshwarNathMishra博士说：“激光片材成像是表征二维(2D)流动和燃烧的最流行技术之一，因为它可以更好地在时间和空间上解析平面.使用LS-CUP，我们可以使用超过MHz成像范围的实时单个激光脉冲进行许多激动人心的研究和“电影”快速化学反应和不可重复的火焰激光相互作用。

“我们可以将它与现有的平面成像方法结合起来进行燃烧研究。此外，我们可以应用LS-CUP实时观察氢气燃烧、等离子体辅助燃烧和金属粉末燃烧——这些都是近期的热点话题。场。温度是许多热力学系统中的一个关键属性，据我们所知，我们已经报告了其最快的宽场测量。”

这项工作的另一主要贡献者王鹏博士说，“LS-CUP是完美的：它是单发的，只需要一个激光脉冲，视野开阔，可以很容易地适应在煤烟颗粒的整个生命周期内观察各种激光诱导信号。我们从快速动力学中提取了关键参数，例如PAH分子的荧光寿命、煤烟纳米颗粒尺寸和团簇尺寸、颗粒温度等。”

“总的来说，LS-CUP使我们能够从全新且独特的角度研究极快的现象。我们技术的应用范围远远超出了燃烧研究，在物理、化学、生物和医学、能源和环境方面的应用极为广泛研究。捕捉超快现象的能力代表了我们人类技术发展的一个重要指标，这也是由各个领域的科学家和工程师的好奇心和需求驱动的。”