毛细管式的靶–离子源系统在线实验研究

讨论了在线同位素分离器使用激光离子源的必要性,分析研究了毛细管式激光离子源对电离器的要求及热毛细管电离器的工作原理,并给出了在线实验的结果.为了在较低温度下形成等离子体鞘势和降低热电离效率,采用了低电子逸出功的耐高温材料Nb作毛细管材料.在线实验获得成功,使用毛细管式的靶–离子源的在线同位素分离器的总效率约达0.2%,满足了激光离子源电离器和靶室的工作要求.     

激光离子源的首次在线实验结果

介绍了在线同位素分离器使用激光离子源的重要性、激光离子源原理和相关激光技术,以及热毛细管激光离子源和靶室的结构.在首次在线实验中使用50MeV/u ¹⁸O+^natTa→¹⁶⁷Yb(T_1/2=17.5m)反应道,实现了加速器、分离器和激光系统的联合运行.通过测量分离后产物的γ谱,确定了分离后的¹⁶⁷Yb的产额,并与从产生截面、束流强度、收集时间和靶厚度计算得到的产生率相比,得到总分离效率约为0.2%.通过有激光与无激光条件下测量的γ谱中¹⁶⁷Yb与¹⁶⁷Lu相应峰下面积比值K得到元素选择性η为3.2.发现了新的¹⁶⁷Yb的长寿命高自旋的同质异能态,分析了提高效率的途径.     

氦喷嘴激光离子源离线系统的实验结果

简要介绍了建立在清华大学的氦喷嘴激光离子源离线系统.并给出了在氦喷嘴出口处激光直接共振电离喷束中的钠原子的实验结果.此结果表明,在氦喷嘴出口处,用激光在束电离钠原子是可行的.由此出发可设计具有Z选择性、效率高、可测同位素寿命下限低又能适用于高温难熔元素的激光离子源.     

用于团簇研究的激光反射式飞行时间质谱仪

报道了新建造的用于团簇研究的反射式飞行时间质谱仪 ,包括反射式飞行时间质谱仪的结构、原理、真空系统、控制系统等 .初步性能测试表明 :激光溅射 /分子束载带型团簇离子源能够产生丰富的一元、二元团簇离子 ;质谱仪对离子的质量分辨接近 2 0 0 0 ,并且质量门也有较高的质量选择性 .系统用于团簇研究 ,得到了一些初步实验结果 .     

毛细管放电激励软x射线激光的产生时间

利用x射线二极管(XRD)，实验上测量了毛细管放电激励下类氖氩469nm软x射线激光的尖 峰信号. 改变毛细管的充气气压和主脉冲放电电流，研究了激光尖峰的产生时间随实验参数 的变化情况. 实验结果表明，激光产生于主脉冲电流波形的前沿，此时的主脉冲电流是其峰 值的65%—75%. 增加毛细管充气气压或者减小主脉冲峰值电流，激光的产生时间将会稍有延 迟. 同时改变毛细管充气气压时，激光尖峰信号在42Pa存在最大值. 关键词： 毛细管放电 软x射线激光 激光产生时间     

激光多模式毛细管电泳检测器的光学设计及优化

提出一种基于毛细管电泳的激光多模式检测器.为设计并优化其光路构型，进行了理论分析和数学推导，并采用Matlab仿真，得到光路中各参量优化取值范围.在热透镜通道，激发光束腰半径越小，则热透镜效应越强.而探测激光束腰半径、束腰与样品距离、样品与探测面距离三个参量综合决定检出信号强度；在回射干涉通道，聚焦透镜焦距应较短，它与毛细管距离对检测影响很大，而与激光器、与探测面的两距离对检测影响相对较小；热透镜效应对回射干涉检测影响不明显，如要严格消除，可将两通道错开一适当距离.     

用于原子能级结构研究的激光共振电离光谱系统

激光共振电离光谱技术是一种利用一路或多路激光将待测原子选择性共振激发与电离,通过测量离子信号来研究原子能级结构的光谱技术。研建了一套激光共振电离光谱装置,用于原子高激发态能级结构参数的测量。分别从该装置的总体结构、关键技术和应用实例等方面进行了详细介绍。该套装置主要包括高调谐精度的染料激光器系统、高效的激光离子源系统和高分辨率的飞行时间质量分析器。染料激光器系统包括3台多纵模可调谐染料激光器和1台单纵模可调谐染料激光器,均为脉冲工作方式,重复频率为10 kHz,泵浦源均为532 nm的Nd∶YAG固体激光器。激光离子源系统包括原子化源、激光与原子相互作用区和离子光学透镜组三部分组成,样品在原子化源中被电加热实现原子化,喷射出的原子被激光选择性激发、电离,产生的离子被离子传输透镜整形成能量分散小、束窄的离子束。飞行时间质量分析器采用了反射式结构设计、脉冲垂直推斥技术和偏转板调节技术。利用此装置,实验测定了U原子的自电离态光谱,获得了U原子一条较佳的三色三光子共振电离路径,对应激光的波长分别为591.7,565.0和632.4 nm。此系统还可用于测量同位素位移和原子超精细结构等参数。另外,由于此系统中联用了质量分析器,因此可用于样品多元素分析、痕量元素分析、同位素丰度分析。     

面向激光等离子体尾波加速的毛细管放电实验研究

具有合适径向密度分布的等离子体通道可以用于超短超强激光导引,这使得等离子体通道在激光尾波加速中有着重要的应用.本文介绍了在上海交通大学激光等离子体实验室开展的毛细管放电和光导引实验.通过光谱展宽法测量了充氦气的放电毛细管中的等离子体密度分布,在长度为3 cm、内径为300μm的毛细管中实现了轴向均匀,径向呈抛物线型的等离子体密度分布.通过改变放电延时和喷气时长,确定和优化了产生等离子体通道的参数区间,得到的最大通道深度为28μm,与实验中使用的激光焦斑半径匹配.在此基础之上,开展了不同能量的激光脉冲在放电等离子体通道中的导引研究,结果发现当通道深度与焦斑半径匹配时,激光可以不散焦地在通道中传输,实现激光导引.这项研究为未来的激光尾波级联加速和锁相加速等研究奠定了基础.     

强流激光离子源中的等离子体参数诊断

强流激光离子源是最有希望为重离子聚变直线感应加速器提供离子的离子源之一。离子源内等离子体决定了离子源性能和引出品质,为了了解强流激光离子源内等离子体参数,采用发射光谱和ICCD成像的方法对该离子源中的等离子体进行了诊断。该离子源由一台四倍频的266 nm Nd:YAG激光器和Cu靶组成,激光束经过透镜聚焦后照射在Cu靶上产生等离子体,激光打靶能量密度约为108 W/cm2,持续时间15 ns。ICCD相机拍摄了激光照射后等离子体的膨胀过程,初始时刻等离子体垂直表面喷射,膨胀速度约为1 cm/s。光谱仪测量了离子发射光谱,谱线主要由Cu原子的Cu Ⅰ谱线和Cu+离子的Cu Ⅱ谱线组成。采用Boltzmann图法得到膨胀等离子体电子激发温度约为1 eV,采用Stark展宽法得到电子密度约为1016 cm-3。     

基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术研究进展

激光诱导击穿光谱技术是一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、 多元素同时分析和样品预处理简单等特点,从一出现便受到研究人员的广泛关注,但分析灵敏度差一直是限制该技术发展的重要因素。基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术将原子荧光光谱技术和激光诱导击穿光谱技术结合,对目标元素进行选择性激发,可以大幅提高激光诱导击穿光谱技术的分析灵敏度,极大地拓展了LIBS技术在痕量元素检测领域的应用。本文综述了基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术的研究进展,介绍了激光诱导等离子体中荧光光谱的产生过程以及基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术的基本类型和基础原理,详细分析了烧蚀激光能量、 共振激发激光能量和波长、 烧蚀激光和共振激发激光之间的延时以及光谱采集门宽对光谱增强效果的影响,阐述了其在冶金、 环境监测、 同位素检测等领域的应用现状和存在的问题,并对其未来发展前景进行了展望。     

充气毛细管中飞秒激光四波混频的理论描述

建立了一个描写充气毛细管中飞秒激光四波混频过程的理论框架.在 这个理论框架的基础上，对最近得到的充气毛细管中飞秒激光四波混频过程的信号强度气 压实验曲线给出了初步的理论说明．发现考虑走离效应和相调制效应对充气毛细管中飞秒激 光四波混频过程有重要的作用．同时还发现在一定的条件下，考虑直接的三次谐波过程对实 验曲线的影响是必要的. 关键词： 四波混频 飞秒激光 充气毛细管     

高重复频率激光在非掺杂氧化铋玻璃中诱导TiO2晶体析出

使用聚焦后的800nm,150fs,250kHz的高重复频率飞秒脉冲激光研究它在非掺杂氧化铋玻璃内部三维选择性的诱导析晶. 通过拉曼光谱测定发现析出的晶体是TiO2且为金红石相.研究表明, 经过250kHz的飞秒激光辐照一段时间后,玻璃内部由于脉冲能量的连续累积会使得激光辐照区域出现热累积效应,达到玻璃的析晶温度后诱导晶体析出.通过连续移动激光束,可以实现连续刻写TiO2晶线,通过EDX测试显示聚焦区域出现了由于热累积效应而形成热驱动使得离子发生迁徙.实验结果表明这种方法适用于在透明介质材料中三维选择性刻写晶体以制备集成光学器件.     

高重复频率激光在非掺杂氧化铋玻璃中诱导TiO2晶体析出

使用聚焦后的800nm,150 fs,250 kHz的高重复频率飞秒脉冲激光研究它在非掺杂氧化铋玻璃内部三维选择性的诱导析晶.通过拉曼光谱测定发现析出的晶体是TiO2且为金红石相.研究表明,经过250 kHz的飞秒激光辐照一段时间后,玻璃内部由于脉冲能量的连续累积会使得激光辐照区域出现热累积效应,达到玻璃的析晶温度后诱导晶体析出.通过连续移动激光束,可以实现连续刻写TiO2晶线,通过EDX测试显示聚焦区域出现了由于热累积效应而形成热驱动使得离子发生迁徙.实验结果表明这种方法适用于在透明介质材料中三维选择性刻写晶体以制备集成光学器件.     

"解剖"激光告警

介绍了激光告警的作用,分析了激光告警器的原理、性能要求和分类,然后分别阐述了典型的光谱识别型、相干识别型和散射探测型激光告警器,并对不同类型的激光告警器进行了比较评价.     

飞秒强激光在充气毛细管中产生三次谐波的效率

利用描写飞秒强激光在充气毛细管中产生三次谐波的一个理论模型讨论了三次谐波产生的信号-压强曲线.结果发现：在毛细管参量和激光参量确定的条件下，三次谐波效率受管内气压，三次谐波模式，走离效应（walk-off）和相调制效应的影响.同时，发现，得到的三次谐波效率接近实验值. 关键词： 效率 三次谐波 飞秒激光 充气毛细管     

多元线性回归提高激光诱导荧光辅助激光诱导击穿光谱技术的准确度

冶金、核工业、污染检测和环境监测等领域对元素分析的需求是必不可少.激光诱导击穿光谱技术作为一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、对样品几乎无损、可多元素同时分析等特点,因此一直受到广泛的关注.但其分析灵敏度较差的缺点一直限制着该技术的发展.激光诱导荧光辅助激光诱导激光光谱技术能够通过激光共振激发提高分析灵敏度并高效...     

激光微加工技术在集成电路制造中的应用

激光微加工技术以非接触加工方式,高效率、无污染、高精度、热影响区小的优点在微电子集成电路制造中得到了广泛应用.介绍了在集成电路制造封装中采用的激光微调、激光打孔、激光清洗、激光柔性布线和激光微焊技术.     

高功率激光透过窗口材料的传输效应分析

在1.315μm波长氧碘激光的透射下,对目前破坏阈值高、透过率好的白宝石窗口材料进行了解析的热应力与热应变分析,求得了吸收激光功率产生热透镜焦距和热场分布的解析式.计算了白宝石晶片在波长1.315μm激光倾斜入射时的折射效应,在5mrad夹角下影响极微,可以满足氧碘激光远场方向角条件下的使用.     

激光驱动的毛细管等离子体尾波特性

基于激光等离子体尾波解析模型,分析了毛细管中激光与等离子体相互作用,数值计算了尾波中基本物理量。计算结果表明:毛细管等离子体尾波幅度与毛细管半径有关,在较小的毛细管中尾波幅度更大。在相同的激光与等离子体参数情况下,与无界等离子体尾波相比较,毛细管等离子体尾波中电子空泡纵向尺度、电场强度峰值、角向自生磁场强度峰值提高了60%,这些特征都表明毛细管等离子体尾波更有利于电子加速。     

预脉冲在毛细管快放电软x射线激光中的作用

在一台毛细管快放电软x射线激光实验装置上，在相同主脉冲条件下（电流峰值18—30kA，半周期80ns），通过观测放电产生的软x射线辐射，研究了该装置固有的高幅值（2—5kA）和外加的低幅值（10—20A）两种预脉冲，对聚乙烯毛细管和高纯度陶瓷毛细管（99.9%）放电的管壁烧蚀及等离子体状态的影响.采用装置固有的几kA预脉冲和聚乙烯毛细管，放电 过程中产生了大量的管壁烧蚀，并且这种情况下的等离子体均匀性差，没有可能获得激光输 出.而采用20A的预脉冲和高纯度陶瓷毛细管，管壁烧蚀量大大减少，预电离等离子体的均匀 性好，在这种情况下，实验上利用x射线二极管观测到了激光尖峰信号. 关键词： 预脉冲 毛细管放电 软x射线激光