大气中PM25的主要来自工业生产过程、燃料燃烧和交通运输流动源等,我国是世界燃煤大国,其特殊能源结构决定煤炭燃烧过程中产生的含碳颗粒是大气PM25重要成分,监测和控制高温燃烧过程中产生的碳粒有助于研究燃烧机理、提高燃烧效率、控制颗粒污染物排放等。本文从理论模拟和测量实验两方面详细论述激光诱导白炽光技术在测量纳微米碳粒粒径和浓度的应用。理论模拟通过建立纳微米碳粒的单相延迟双曲型激光诱导辐射传热传质模型,分析碳粒子经高能脉冲激光照射前后其温度与激光诱导辐射光谱强度的时域变化特征。重点讨论热松弛时间、激光能量等参数对不同粒径尺度的碳粒激光诱导辐射光谱信号的影响。结果表明,热松弛时间值越大,入射激光能量越高,粒径越小,受热颗粒的激光诱导辐射光谱信号振荡幅度越强,非傅里叶效应越显著,这为采用激光诱导白炽光技术进行高温环境亚微米量级含碳微粒的定量测量研究提供理论依据。测量实验结合激光诱导白炽光法和消光法测量丙烷火焰纳米碳粒、燃煤丙烷火焰纳微米碳粒的粒径和浓度,重点分析影响白炽光信号的因素,如信号处理方式、激光能量密度等。结果表明,纳米尺度的碳粒辐射白炽光信号强度在能量密度0.3J/cm2达到极值,微米尺度的碳粒辐射白炽光信号强度在能量密度1.0J/cm2达到极值。通过比较在能量密度0.5J/cm2下测量纳微米碳粒的粒径和浓度,对燃煤丙烷火焰中激发白炽光信号衰减曲线进行三段指数函数拟合,确定其中存在粒径2nm、21nm(?)3μm三种碳粒,分别为燃烧核生成纳米碳粒、凝并或表面生长的成熟碳粒、以及焦炭或未燃尽煤粉等微米碳粒,并结合消光法对LII信号强度标定得到相应平均体积浓度分别为0.18ppm、0.16ppm和0.19ppm。研究成果表明激光诱导白炽光技术对探测纳微米碳粒的粒径分布与浓度的可行性和可靠性。