外加静电场下激光诱导等离子体特性的实验研究

在外加静电场下，准分子激光诱导等离子体中Ｍｇ原子５５２．８４、５１６．７３、４７０．３０ｎｍ三条发射谱线展宽的时间分辨特性的实验研究，实验测定结果表明，外加静电场导致了原子发射谱线展宽超过Ｓｔａｒｋ展宽，这种额外展宽的大小在０．１ｎｍ左右，其中４７０．３ｎｍ谱线的加宽和线移最大，采用量子理论计算表明这种额外展宽是由于在外电场中作用下作定向运动的电子与激发态原子碰撞所致。     

激光诱导等离子体电信号探测

准分子激光烧蚀固体样品产生激光等离子体,用外加直流电场方法收集电子、离子.分析了电流信号的成因以及信号的时间演化特性.得到了电流信号强度与外加电压、缓冲气压和激光能量之间的关系.     

外加电场对激光诱导Al等离子体发射光谱的影响

在低压环境下,由Nd：YAG脉冲激光器产生的1.06μm激光烧蚀金属Al靶产生等离子体,观测了外加电场下其空间分辨发射光谱,并由此分析了谱线相对强度、谱线展宽随外加电压的演化特性。结果发现：原子谱线强度及其半高全宽随外加电压的增加均有明显增大,而离子谱线受外加电压的影响较小。从微观机制上分析推断：外加电场使非稳态等离子体中的电子作定向运动,加剧电子与原子之间的碰撞是上述结果的主要原因。此外,由发射光谱线的Stark展宽计算了等离子体电子密度,并由实验结果讨论电子密度随外加电压的演化特性和空间演化特性。     

外加电场对激光诱导Al等离子体发射光谱的影响

在低压环境下,由Nd:YAG脉冲激光器产生的1.06 μm激光烧蚀金属Al靶产生等离子体,观测了外加电场下其空间分辨发射光谱,并由此分析了谱线相对强度、谱线展宽随外加电压的演化特性.结果发现:原子谱线强度及其半高全宽随外加电压的增加均有明显增大,而离子谱线受外加电压的影响较小.从微观机制上分析推断:外加电场使非稳态等离子体中的电子作定向运动,加剧电子与原子之间的碰撞是上述结果的主要原因.此外,由发射光谱线的Stark展宽计算了等离子体电子密度,并由实验结果讨论电子密度随外加电压的演化特性和空间演化特性.     

外加电场下激光诱导Al等离子体特性的实验研究

由Q-Nd:YAG脉冲激光(波长1.06μm,脉宽10 ns)烧蚀Al靶产生等离子体.观测了在低气压和直流电场条件下的Al等离子体发射光谱.研究了激光功率密度和直流电场对各谱线强度的影响,分析了谱线半高全宽与外加电压,等离子体电子温度与激光能量的变化规律.结果表明,直流电场对铝原子谱线强度有显著的增强,铝原子谱线的半高全宽与直流电场的外加电压基本上呈线性关系.     

激光诱导Cu等离子体特性研究

实验在大气环境下测定激光诱导Cu等离子体的时间分辨发射光谱,通过对ICCD门宽、ICCD与激光脉冲延迟、增益、激光能量等参数的调节来达到最佳的时间分辨光谱.利用最佳光谱图,通过测定的光谱强度和Stark展宽计算激光诱导Cu等离子体的电子温度和电子密度,得出激光诱导Cu等离子体的电子温度和电子密度时间演化特性.结果表明在本实验条件下延时100-1000 ns范围内变化时,相应的电子温度范围为15000 K-5000 K,在200 ns-500 ns时下降的很快,在500 ns后电子温度下降的越来越平稳;延时在200-900 ns之间变化,等离子体的电子密度一直在下降,延时200-600 ns下降着延时的增加的平缓,600-900 ns下降的很快,随着时间的演化,电子密度也越来越小.     

激光诱导空气等离子体的实验研究

本文利用激光诱导等离子体光谱技术(LIPS)测定一个标准大气压强下的空气所含有的元素成分。假设空气全部由氮和氧元素组成,利用自由定标模型获得空气中氮元素和氧元素的含量。由此验证激光诱导等离子体光谱技术进行定量分析的可行性,为其在等离子体定量分析中的应用奠定基础。     

激光诱导Ni 等离子体电子温度、电子密度的时间演化特性研究

本文在350～600 nm波长范围内测定了激光烧蚀Ni等离子体中Ni原子的时间分辨发射光谱.由发射光谱线的强度和Stark展宽分别计算了等离子体电子温度和电子密度,并由实验结果讨论了激光等离子体中电子温度、电子密度的时间演化特性.     

外加高压电场下空气中激光等离子体通道寿命研究

通过对飞秒激光在空气中产生的等离子体通道两端外加高压,来研究通道的寿命变化情况。实验得到,当在等离子体通道两端外加高压时(350 kV/m),等离子体通道寿命延长了近3倍。理论模拟和分析结果表明在外加电场条件下,碰撞电离得到增强,吸附作用相对减弱,解离复合系数随着电子平均能量的增加而下降的趋势更为剧烈,这进一步引起了等离子体通道寿命的延长。实验结果与理论分析共同表明了利用外加电场对空气中激光等离子体通道寿命进行延长的可行性。     

激光加工过程中激光诱导等离子体的动态过程研究

本文利用高速摄影机对激光加工过程中伴随产生的等离子体在室温大气压下的动态过程进行监测研究．对等离子体持续过程及其随时间的变化进行实验分析，提出等离子体在通道内突然消失的可能机制，并为进一步控制等离子体的形成提供了实验基础。     

Al激光等离子体电子温度的时间分辨诊断

将门控分幅相机与平面晶体谱仪耦合,构成时间分辨光谱测量系统,对Al激光等离子体的K壳层发射谱进行测量,获得了相对入射激光延迟约1ns,积累时间约200ps的光谱信号。利用稳态碰撞-辐射平衡（CRE）近似条件下的等离子体光谱辐射动力学模型,给出了Al激光等离子体Ly-β线与He-β线强度比以及Ly-γ线与He-γ线强度比与电子温度的函数关系。在此基础上,根据实验谱线强度比,得到激光强度为2.319×1014,1.937×1014和3.946×1014 W/cm2时,等离子体冕区电子温度分别为1.190(1±27%),1.165(1±27%)和1.525(1±27%)keV。     

Volume effect of laser produced plasma on X-ray emissions

An investigation of x-ray emission from Cu plasma produced by 1.054 μm Nd:glass laser pulses of 5 ns duration, at 2 × 10¹² − 2 × 10¹³ W cm⁻² is reported. The x-ray emission has been studied as a function of target position with respect to the laser beam focus position. It has been observed that x-ray emissions from ns duration plasma show a volume effect similar to subnanosecond plasmas. Due to this effect the x-ray yield increases when target is moved away relative to the best focal plane of the laser beam. This result supports the theoretical model of Tallents and has also been testified independently using suitably modified theoretical model for our experimental conditions. While above result is in good agreement with similar experimental results obtained for sub-nanosecond laser produced plasmas, it differs from result claiming filamentation rather than pure geometrical effect leading to x-ray enhancement for ns plasmas.     

Fine structure in the time of flight distribution of C2 in laser produced plasma from graphite

Time resolved optical emission spectroscopy is employed to study the expansion dynamics of C₂ species in a graphite plasma produced during the Nd : YAG ablation. At low laser fluences a single peak distribution with low kinetic energy is observed. At higher fluences a twin peak distribution is found. It has been noted that these double peak time of flight distribution splits into a triple peak structure at distances ≥17mm from the target surface. The reason for the occurrence of multiple peak is due to different formation mechanisms of C₂ species.     

准分子激光诱导铅等离子体中谱线Stark展宽时空特性研究

测定了激光诱导铅等离子体中铅原子和离子谱线Ｓｔａｒｋ展宽的时间演化特性以及与缓冲气体压力之间的关系,由此计算得到了等离子体中电子密度的时间演化特性及其与缓冲气体压力之间的关系,实验结果表明,由不同的金属固体材料产生的激光等离子体的动力学性质差异很大,并讨论了形成这种差异的物理机制。     

缓冲气体对激光等离子体光谱特性影响的实验研究

准分子激光(波长:308 nm,脉宽:10 ns)诱导Al等离子体.详细研究了缓冲气体对激光等离子体光谱特性的影响,测量了不同延时下激光诱导Al等离子体的电子温度和不同缓冲气压下光谱线的Stark展宽并由此计算了等离子体的电子密度,最后根据电子碰撞激发理论对实验结果进行了讨论.     

激光能量对激光诱导Cu等离子体特征辐射强度、电子温度的影响

利用Nd:YAG激光(波长1 064 nm,脉宽10 ns)烧蚀金属Cu靶获得等离子体 .改变激光脉冲能量,观测到Cu的原子谱线和离子谱线随激光脉冲能量有不同的变化关系, 但都在330 mJ/pulse时,谱线强度达到最大,随后在330 mJ～370 mJ/pulse间出现一小平台 ,能量继续增加,各谱线强度减小.同时,使用烧蚀Cu靶产生的五条原子谱线(465.11 nm,5 10.55 nm,515.32 nm,521.82 nm,529.25 nm)的相对强度,在局部热力学平衡近似下,利用B oltzmann图的最小二乘法拟合,测定了不同激光能量下Cu等离子体的电子温度.随激光能量的增加,电子温度近似单调地从1.02×104 K上升到1.46×104 K后,反而有所下降.     

Scaling of x-ray emission and ion velocity in laser produced Cu plasmas

The x-ray emission from slab targets of copper irradiated by Nd:glass laser (1.054 μm, 5 and 15 ns) at intensities between 10¹² and 10¹¹W/cm² has been studied. The x-ray emissions were monitored with the help of high quantum efficiency x-ray silicon photo diodes and vacuum photo diodes, all covered with aluminium filters of different thickness. The x-ray intensity vs the laser intensity has a scaling factor of (1.2–1.92). The relative x-ray conversion efficiency follows an empirical relationship which is in close agreement with the one reported by Babonneau et al. The ion velocities were monitored using Langmuir probes placed at different angles and radial distances from the target position. The variation of the ion velocity with the laser intensity follows a scaling of the form Φ ^β where β ∼0.22 which is in good agreement with the reported scaling factor values. The results on the x-ray emission from Cu plasma are reported.     

激光诱导Al等离子体发射光谱特性的实验研究

本文从实验上研究了不同缓冲气体(He,Ar,N2和Air)中激光Al等离子体的时间分辨发射光谱,研究了原子发射谱线的强度和Stark展宽随延时、缓冲气体性质和压力变化的规律.结果表明原子谱线的强度在3μs左右达到最大值,随着延时的增加,谱线的Stark展宽减小,而缓冲气体压力的增大导致谱线的Stark展宽增大,在实验测定的四种缓冲气体中,Ar气体中谱线的Stark展宽最大.