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相似文献
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1.
保护气体在激光焊接过程中起重要的作用,保护条件的改变对焊接质量会有显著地影响。研究Nd∶YAG激光焊过程中保护条件的变化对激光等离子体的电子温度和电子密度等特征参数的影响,通过设计分步减小保护气流量的激光焊试验进行规律性研究,通过模拟实际可能发生的保护不良的激光焊试验进行验证性研究。在试验研究过程中,利用光谱仪采集激光焊接过程中产生的光致等离子体的光谱信息,通过相对光强法计算不同保护条件下等离子体的电子温度,通过斯塔克展宽机制计算不同保护条件下等离子体的电子密度。研究结果表明,保护条件的改变对Nd∶YAG激光焊接过程中产生的光致等离子体的电子温度和电子密度有重要影响,随着保护条件的变化,光致等离子体的电子温度和电子密度的平均值会发生变化,其波动幅度也会发生变化。在保护良好的条件下,等离子体的电子温度和电子密度均较小,且波动幅度也较小;在保护不良的条件下,等离子体的电子温度和电子密度都比较大,且波动幅度也比较大,这种变化的特征有助于对激光焊接过程进行质量监控。  相似文献   

2.
为了研究辅助侧吹氩气对光纤激光修锐青铜结合剂金刚石砂轮等离子体的影响,利用高速摄像机拍摄不同侧吹工艺参数下等离子体空间膨胀形态,结果表明:氩气降低了等离子体的膨胀高度,随着压力增加,等离子体的膨胀距离减小,等离子抑制作用增强。 利用光谱仪研究了等离子体发射光谱在砂轮径向上的最大值随氩气压力的变化情况,并根据Boltzmann斜线法和Stark展宽法,计算不同氩气压力下等离子体在砂轮径向上电子温度和电子数密度的最大值,结果表明:气体压力增大,等离子体光谱线强度先增大后减小,等离子体光谱线强度在0.2 MPa时达到峰值,较大的氩气压力明显降低等离子体电子温度和电子数密度,从而减小对砂轮表面形貌的影响。 利用超景深三维扫描仪观测添加侧吹气体前后砂轮表面形貌,结果表明:0.5 MPa侧吹氩气后,砂轮表面形貌质量明显优于未添加侧吹气体时。  相似文献   

3.
以Nd·YAG激光器的二倍频输出作为激发源,获得了激光诱导Ni等离子体的发射光谱,基于发射光谱,对等离子体电子激发温度和电子密度进行了测量,其典型值分别为3 714 K,4.67×1016 cm-3。测量了等离子体电子激发温度和电子密度的空间分布,发现沿垂直于激光传播方向的径向,随到中心点距离的增加,等离子体辐射的强度减小,但线型和线宽不变,表明等离子体电子激发温度和电子密度沿径向均匀分布。沿激光传播方向,随到样品表面距离的增加,等离子体辐射强度、电子激发温度和电子密度先增加后降低,在距样品表面1.5 mm处,达到最大值。采用激光诱导击穿光谱技术进行相关探测时,收集距离样品表面1.5 mm处的发射谱,有利于提高探测灵敏度。  相似文献   

4.
The homogeneity and stability of TEA-Excimer laser discharges strongly depend on the preionization. A homogeneous discharge can only develope if it is ensured that the electron density exceeds a certain level at the moment of the ignition. The kinetic of these electrons during the preionization is analyzed theoretically by the use of the Boltzmann equation for x-ray preionized KrF* laser systems. The time dependent velocity distribution of the electrons is calculated for different buffer gases and gas mixtures. The resulting electron densities and life times are discussed and compared with experimental investigations. It is quantitatively shown at the first time that the kind of the buffer gas has a decisive influence on the velocity distribution, density and life time of the preionization electrons.  相似文献   

5.
实验研究了样品表面有切向空气气流、切向氮气气流和无气流时,976 nm连续激光对玻璃纤维增强E-51环氧树脂复合材料的辐照效应。结果表明:无气流时,喷出的热分解产物会对入射激光产生屏蔽作用;有气流时,激光对玻璃纤维的破坏方式是其升温熔化后再被切向气流带走;当激光功率密度较低时,切向空气气流以加强样品表面的对流冷却作用为主,不利于激光对玻璃纤维复合材料的破坏;当激光功率密度较高时,切向空气气流以降低屏蔽作用和提供氧气助燃为主,有利于激光对玻璃纤维复合材料的破坏。三种气流状态下,质量损失随功率密度呈现单调增加趋势,当入射激光功率密度在100~600 W/cm2范围内,随着功率密度的增大,激光能量的利用效率逐渐增大并趋于稳定。  相似文献   

6.
脉冲激光烧蚀碲镉汞材料的等离子体发射谱   总被引:6,自引:0,他引:6  
脉冲激光辐照处于不同背景气压下的Hg0.8Cd0.2Te材料表面,用时间和空间分辨诊断技术探测了激光照射后产生的等离子体发射谱,根据所获得的飞行时间谱测量了等离子体中粒子的出射速度,结果表明粒子速度随着出射距离的增加迅速减小,且背景气压对出射速度有很大的影响,而激光能量对粒子速度的影响不大。另外根据谱线的展宽计算了等离子体中的电子密度,结果表明,电子密度在激光辐照样品后的短时间内迅速减小,且电子密度最大的位置不是出现在靶的表面而是在距表面一定距离处。  相似文献   

7.
Laser induced plasma in the intensity range 8.106-109 is studied. It is observed that the electron temperature of the plasma increases with laser intensity while the electron density increases up to certain laser intensity, beyond which it decreases and then saturates.  相似文献   

8.
Femtosecond laser nano-processing by enhanced light scattered from nanospheres has received much attention. Enhanced scattered near field enables us to ablate nanoholes at nanometer scales below the diffraction limit. In addition, the interference between the scattered far field and the irradiated laser enables us to fabricate spatially controlled periodic surface structures. In this paper, we simulated the time evolution of scattered near field and far field during the free electron excitation in silicon (Si) by femtosecond laser irradiation. The optical property of Si changes from dielectric to metal-like Si due to the increase of the free electron number density excited by femtosecond laser pulse. It is elucidated that the scattered field of Si shifts from Mie scattering to plasmonic scattering during laser irradiation. We achieved the optimal free electron density and laser intensity for precisely controlled periodic surface structures fabrication. We explained the temporal behavior of the scattering near field and far field from the standpoint of dielectric function of the materials.  相似文献   

9.
环境气体的压强对激光诱导等离子体特性有重要影响.基于发射光谱法开展了气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性影响的研究,探讨了气体压强对空气等离子体发射光谱强度、电子温度和电子密度的影响.实验结果表明,在10-100 kPa空气压强条件下,空气等离子体发射光谱中的线状光谱和连续光谱依赖于气体压强变化,且原子谱线和离子谱线强度随气体压强的变化有明显差别.随着空气压强增大,激光击穿作用区域的空气密度增加,造成激光诱导击穿空气几率升高,从而等离子体辐射光谱强度增大.空气等离子体膨胀区域空气的约束作用,增加了等离子体内粒子间的碰撞几率以及能量交换几率,并且使离子-电子-原子的三体复合几率增加,因此造成原子谱线OⅠ777.2 nm与NⅠ821.6 nm谱线强度随着气体压强增大而增大,在80 kPa时谱线强度最高,随后谱线强度缓慢降低.而离子谱线N Ⅱ 500.5 nm谱线强度在40 kPa时达到最大值,气体压强大于40 kPa后,谱线强度随压强增加而逐渐降低.空气等离子体电子密度均随压强升高而增大,在80 kPa后增长速度变缓.等离子体电子温度在30 kPa时达到最大值,气体压强大于30 kPa后,等离子体电子温度逐渐降低.研究结果可为不同海拔高度的激光诱导空气等离子体特性的研究提供重要实验基础,为今后激光大气传输、大气组成分析提供重要的技术支持.  相似文献   

10.
We demonstrate the growth of terahertz quantum cascade laser (THz QCL) by gas source molecular beam epitaxy. X-ray diffraction and cross-sectional transmission electron microscopic measurements show the high crystalline quality of the THz QCL active region, From the cross-sectional transmission electron microscopy image, sharp interfaces are observed and the deduced cascade period thickness is consistent with the result of x-ray diffraction. The test device is lasing at 3.39THz and operating up to lOOK in pulsed mode. At IOK, the maximum output power is greater than 1 mW with a threshold current density of 738 A/cm^2.  相似文献   

11.
Using interferometry, we investigate the dynamics of interaction of a relativistically intense 4-TW, 400-fs laser pulse with a He gas jet. We observe a stable plasma channel 1 mm long and less than 30 microm in diameter, with a radial gradient of electron density approximately 5 x 10(22) cm(-4) and with an on-axis electron density approximately ten times less than its maximum value of 8 x 10(19) cm(-3). A high radial velocity of the surrounding gas ionization of approximately 3.8 x 10(8) cm/s has been observed after the channel formation, and it is attributed to the fast ions expelled from the laser channel and propagating radially outward. We developed a kinetic model which describes the plasma channel formation and the subsequent ambient gas excitation and ionization. Comparing the model predictions with the interferometric data, we reconstructed the axial profile of laser channel and on-axis laser intensity. The estimated maximum energy of accelerated ions is about 500 keV, and the total energy of the fast ions is 5% of the laser pulse energy.  相似文献   

12.
激光导致水击穿和等离子体形成过程的物理分析   总被引:7,自引:7,他引:0  
李明  张宏超  沈中华  陆建  倪晓武 《光子学报》2005,34(11):1610-1614
对短脉冲激光作用水介质中引起光学击穿的机制进行了分析,通过自由电子密度速率方程的数值解确定激光的击穿阈值.将数值计算结果与波长在可见光和近红外波段,脉宽为ns、ps和fs的激光脉冲在纯净水和含有杂质的水中的实验测量的击穿阈值作了比较.还计算了等离子体中自由电子密度的演化、等离子体吸收系数和能量密度.通过解自由电子密度速率方程得到结果与实验测量的值符合得很好.  相似文献   

13.
发射光谱法研究纳秒激光烧蚀硅等离子体特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用调Q Nd3+∶YAG激光器三倍频355 nm激光脉冲烧蚀空气环境的硅样品,观测不同脉冲激光能量下产生的等离子体在380~420 nm范围内的时间-空间分辨等离子体发射光谱,观测到在等离子体羽膨胀初期存在N+发射光谱。在局域热力学平衡近似条件下,根据时间-空间分辨等离子体发射光谱计算得到等离子羽体电子温度和电子密度随时间延时存在二次指数衰减变化,等离子体羽体电子温度和电子密度的空间分布近似呈Lorentz分布,发现在确定激光脉冲能量下电子密度空间分布最大值偏离光谱强度最大空间位置并对产生原因进行分析,探讨了等离子体羽参数与激光脉冲能量的关系。  相似文献   

14.
基于激光诱导击穿光谱和X射线能谱技术,测量了激光与油漆作用时发射光谱及作用前后元素成分的变化,以此研究了激光除漆的机理。实验测量了不同纳秒激光能量下激光诱导击穿油漆表面的光谱,计算了等离子体的电子密度和温度。通过扫描电子显微镜对油漆烧蚀形貌进行了分析,采用X射线能谱仪测量了烧蚀前后油漆成分的变化。研究结果表明,等离子体电子密度、温度以及烧蚀区域大小都随着入射激光能量的增加逐渐增加。在激光作用前后油漆中碳(C)含量明显降低,原子百分比从78.25%降低到67.07%,说明激光与油漆作用过程中发生了烧蚀。通过对比钛(Ti)元素、C元素和铝(Al)元素的相对原子比例,表明更高的激光能量下油漆烧蚀的更剧烈。该工作对深入研究激光除漆机理有重要意义。  相似文献   

15.
本文报道在LF12激光装置线聚焦打靶情况下,利用MgⅪ共振线和互组合线的强度比推得的激光等离子体电子密度的空间分布轮廓。将此结果和点聚焦打靶得到的结果比较发现二者区别不大。本文还讨论了电子复合伴线、光厚等因素对电子密度测量的影响。  相似文献   

16.
Improved laser output is demonstrated in KrF and XeCl lasers with x-ray preionization. The influence of gas composition, preionization geometry, x-ray dose,E/p value and temporal delay between x-ray pulse and laser discharge is discussed. In XeCl lasing has been achieved with an x-ray dose of 0.2 mR whereas approx. 3 mR are required for KrF. For both systems, the highest output energy and the lowest possibleE/p ratio were observed with Ne buffered gas mixtures. Dissociative attachment to halogen molecules on a ns time scale supported by a relatively slow laser voltage rise is recognized as the main electron loss channel preventing a long lifetime of the preionization electrons. High preionization intensity is thus desirable at the moment of voltage breakdown.  相似文献   

17.
研究了不同能量的纳秒激光脉冲聚焦到单晶硅片上时,激光等离子体的自由电子密度和温度以及损伤形貌随激光脉冲能量增加的变化规律。研究结果表明:激光脉冲击穿硅介质产生的激光等离子体的体积以及自由电子密度和温度大小,决定了硅表面损伤的形貌特点和大小。自由电子密度和温度的变化特点是:随着激光脉冲能量的增加,激光等离子体的体积不断增大,自由电子温度缓慢增加而密度基本不变。又由于激光等离子体的自由电子密度和温度呈现从中心到边缘由大到小的变化趋势,所以损伤形貌总的特点是内部区域的熔化非常充分,形成明显的周期性排列的规则条纹,且条纹的排列趋势呈现环状;中部区域熔化不充分,形成条纹不很规则;边缘区域处分界明显,有时出现等离子体产生喷溅变色痕迹。  相似文献   

18.
A new method of a carbon nanotube purity estimation has been developed on the basis of Raman spectroscopy. The spectra of carbon soot containing different amounts of nanotubes were registered under heating from a probing laser beam with a step-by-step increased power density. The material temperature in the laser spot was estimated from a position of the tangential Raman mode demonstrating a linear thermal shift (-0.012 cm-1/K) from the position 1592 cm-1 (at room temperature). The rate of the material temperature rise versus the laser power density (determining the slope of a corresponding graph) appeared to correlate strongly with the nanotube content in the soot. The influence of the experimental conditions on the slope value has been excluded via a simultaneous measurement of a reference sample with a high nanotube content (95 vol. %). After the calibration (done by a comparison of the Raman and the transmission electron microscopy data for the nanotube percentage in the same samples) the Raman-based method is able to provide a quantitative purity estimation for any nanotube-containing material. Received: 11 December 2001 / Accepted: 12 December 2001 / Published online: 4 March 2002  相似文献   

19.
利用可调谐二极管激光吸收光谱技术对低气压氩气介质阻挡放电等离子体进行诊断,重点考察了Ar亚稳态1s5和1s3的数密度和气体温度随放电电压,气压,流量,极板间距,以及随N2配比的变化情况。实验基于朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律,通过计算吸收谱线的吸收峰面积求取Ar亚稳态的数密度,同时对谱线进行Voigt拟合得到多普勒展宽,进而求出气体温度。Ar亚稳态主要由电子碰撞产生,但同时电子也会碰撞亚稳态发生猝灭作用,从而使数密度减少;气体温度则与等离子体的实际功率、电子的状态以及粒子之间的碰撞有关。实验结果表明在本实验条件范围内,Ar亚稳态数密度和气体温度随放电电压和流量的增大都先增大,之后逐渐趋于平缓,但两者随流量的变化幅度都较之随放电电压的小,增长较缓慢。随气压的升高,Ar亚稳态数密度和气体温度先增加并达到一个极大值,而之后逐渐降低。实验数据表明,气压对谱线展宽有较明显的影响作用。适当增大极板间距,Ar亚稳态数密度明显降低,但气体温度却有所升高。N2的加入对亚稳态有很强的猝灭作用,0.5%的N2就会使数密度下降50%,但随着N2浓度的进一步增大,其数密度不再明显降低。  相似文献   

20.
报道了神光Ⅱ装置上激光膜相互作用的实验,实验利用能量计和光电管测量激光与CH薄膜作用前后的能量和时间波形的变化。结果表明:激光对CH薄膜透过率由作用产生的激光等离子体电子密度决定;功率密度为1.01014 W/cm2的激光与CH薄膜作用下,入射激光能量脉冲前沿与薄膜作用产生激光等离子体;在200 ps时,激光等离子体电子密度稀疏到临界密度以下,激光开始透过等离子体;在700 ps后,等离子体密度远低于临界密度,激光完全透过激光等离子体。  相似文献   

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