放电等离子体高精度空间分辨光谱测量方法

放电等离子体光谱技术及激光诱导击穿光谱技术由于实验系统相对简单、信号强,很早就被应用于组分测量领域。由于自由放电在时间和空间上都具有随机性,这使得放电等离子体空间分辨光谱的精确测量变得十分困难;而激光诱导击穿光谱技术又局限于点测量。介绍了一种基于飞秒激光诱导的放电等离子体一维空间分辨光谱的高精度测量方法。飞秒激光自聚焦可以形成一段丝状弱等离子体通道,将该等离子体通道靠近高压直流脉冲电极时,可作为高压电极放电的触发源。这种触发方式可在规定的时刻触发高压电并诱导其沿着等离子体通道的路径击穿气体。实验多次测量放电开始时刻与激光到达时刻的时间间隔的波动小于0.01μs,证实了使用本方法诱导高压放电具有很高的重复性。由此可知,利用飞秒激光自聚焦成丝产生的弱等离子体通道诱导高压放电,可实现对高压放电的空间和时间的精确控制,进而可以采集放电等离子体通道的一维空间分辨光谱。实验结果表明,在喷管结构主导的流场环境中,由于喷管中纯N_2与喷管外空气的组分不同,在高空间分辨光谱中,可以清晰地看到一维等离子体通道上不同位置的组分浓度变化情况。在一维空间分辨光谱中将N~+和O光谱信号强度与N_2和O_2的浓度进行关联,可实现流场组分的一维在线诊断。该方法不仅具有纳秒激光诱导击穿光谱技术的相同优点,还具有一维空间分辨能力,在组分一维精确测量方面极具优势。同时,该方法还有望实现高时间分辨测量,对研究放电等离子体的时空演化过程具有重要的意义。     

飞秒激光引导高压放电下的SF_6等离子体时间分辨光谱特性

SF_6作为气体绝缘介质广泛应用于气体绝缘设备中,其电弧等离子体得到广泛研究,但对SF_6电弧等离子体时间分辨光谱特性的研究还未见报道.本文在SF_6环境中利用飞秒激光自聚焦产生的光丝引导高压放电,诱导产生SF_6等离子体;利用光谱系统采集300—820 nm波长范围内的SF_6等离子体光谱,对光谱谱线开展了识别和归属研究, S和F谱线主要分布在300—550 nm和600—800 nm波段,分析认为S和F原子主要由SF_6被高能电子碰撞直接或间接产生, S离子由S原子被高能电子撞击产生.给出了SF_6等离子体的时间分辨光谱,等离子体光谱强度先增大后减弱,均由带状光谱和分立光谱叠加而成,带状光谱主要是由轫致辐射和复合辐射共同作用导致,基于时间分辨光谱得到了部分S和F的荧光寿命.给出了电子温度和电子密度随时间的演化规律,二者演化规律基本相同,且都随延迟时间呈指数衰减.最后,利用Mc Whirter准则得到SF_6等离子体处于局部热平衡.研究结果对于开展SF_6分解机理和高压设备运行状态在线监测技术研究具有重要意义.     

条纹相机在真空弧离子源等离子体诊断中的应用

针对真空弧离子源,利用条纹相机将时间轴信息转换为空间轴信息的特点,结合光谱仪分光功能,建立了一套高时间分辨与光谱分辨能力的发射光谱诊断装置,其时间分辨率和光谱分辨率分别可达26ps与0.1nm。利用该诊断装置采集获得了单次脉冲内等离子体的时间演化特性;同时,基于局域热力学平衡等离子体的发射光谱理论,建立了一套谱线拟合的等离子体温度与密度计算模型。相比传统的Boltzmann斜率法与Stark展宽法需要寻找孤立的不受附近谱线叠加的干净线状光谱,建立的拟合光谱模型可以直接处理多条谱线因为展宽效应而叠加形成的光谱线型,计算得到等离子体中电子温度与电子密度。结果表明,在脉冲功率源的作用下,真空弧放电等离子体的电子温度与电子密度分别可达1eV与3.5×1024 m-3。     

激光大气等离子体时间演化特性的光谱研究

采用延时光谱法和谱线演化法 ,对YAG脉冲激光器 1 0 6 μm光束击穿一个大气压的空气所产生的等离子体进行了时间分辨光谱研究。对激光大气等离子体连续光谱的短波带与长波带分别进行了时间分辨测量 ,结果表明两者的衰变速率均在等离子体激发约 0 5微秒以后明显变慢。分析认为这种衰变速率的变慢可能与空气中氧对自由电子的吸附与去吸附有关。对激光大气等离子体线状光谱所作的时间分辨测量则表明 ,大部分线状光谱的演化寿命大于其标称寿命 ,部分线状光谱还呈现“衰变—增涨—衰变”的复杂形式。分析认为线状光谱的这些演化特征可能与等离子体在衰变期间的各种复合过程和能量转移过程有关。     

飞秒激光烧蚀硅表面产生等离子体的发射光谱研究

对中心波长为800 nm,脉宽为100 fs的激光脉冲烧蚀空气中硅(111)产生的等离子体发射光谱进行了时间和空间分辨研究. 结果表明,在等离子体羽膨胀初期(小于50 ns时间范围内),等离子体发射光谱主要由连续光谱构成,此后连续光谱强度逐渐减弱,线状光谱开始占主导地位;在羽体膨胀过程中离子谱线的存在时间短于原子谱线的存在时间. 由时间分辨发射光谱发现在羽体膨胀过程中等离子体辐射波长存在红移现象,波长红移量随时间演化呈二次指数衰减. 最后给出等离子体发射光谱谱线强度的时空演化规律. 关键词： 飞秒激光 脉冲激光烧蚀 等离子体 发射光谱     

高速时空分辨光谱仪的构建及其在水中纳秒脉冲火花放电光谱诊断中的应用

近年来对水中高压脉冲放电等离子体特性的诊断研究越来越受到重视。测量单个放电脉冲放电等离子体的时间-空间分辨发射光谱,有助于研究水中脉冲放电等离子体的时空演化动力学特性和规律。在本研究中将四分幅超高速相机和单色仪结合,构建了一种跟踪单个放电脉冲的高速时空分辨光谱仪,开发了相应的光谱分析软件。用波长632.8 nm的He-Ne激光器,在1 200 g·mm-1刻线光栅条件下对光谱仪的性能进行了测试。结果表明：对应He-Ne氦氖激光632.8 nm谱线的像素分辨率为0.013 nm。在曝光时间20 ns时,单色仪狭缝宽度0.2 mm时632.8 nm谱线的仪器展宽为(0.150±0.009)nm,仪器展宽随着狭缝宽度的增加呈现增大趋势。曝光时间的变化不会引起仪器展宽的变化,能够确保在调节相机曝光时间的过程中不影响光谱仪性能。利用该高速分辨光谱仪对水中纳秒火花放电发射光谱进行了测量,单次曝光获得了单一脉冲放电等离子体时空演化光谱。今后进一步完善实验室的电路条件消除放电干扰,可以对单个放电脉冲进行更细致的测量,为研究单个放电脉冲等离子体参数的时空演化特性提供良好的技术手段。     

飞秒激光烧蚀铝靶产生喷射物的超快脉冲数字全息诊断

采用脉冲数字显微全息技术,对50 fs单脉冲激光烧蚀铝靶过程中的物质喷射以及等离子体演化的动态过程进行了实验研究,获得了高时空分辨的动态数字全息图.由全息图观察到了热弹力波引起的二次喷射现象,并且报道了大延迟下喷射物质对400 nm探测光所引起的干涉条纹的反常移动现象.通过对全息图进行数字再现,得到了不同延迟下探测光穿过等离子体后的二维相位分布,并运用逆Abel变换算法获得了等离子体折射率以及等效电子密度的时空演化动态过程.根据实验以及计算所得到的有关于喷射物的光学性质,对喷射物的结构和成分进行了分析. 关键词： 脉冲数字全息 飞秒激光烧蚀 超快时间分辨 等离子体     

激光诱导击穿空气等离子体时间分辨特性的光谱研究

空气等离子体的时间行为对空气环境下激光诱导等离子体形成过程的研究有重要意义.本文将纳秒Nd:YAG脉冲激光(1064 nm)聚焦于一个大气压的空气中,诱导其产生等离子体.利用具有纳秒时间分辨功能的PI-MAX-II型ICCD,采用时间分辨光谱方法,研究了大气环境下激光诱导等离子体的时间行为.大气环境下的激光诱导等离子体光谱广泛分布于300—900 nm范围内,并且是由带状光谱和线状光谱叠加而成的.根据美国国家标准与技术研究院原子发射谱线数据库,对等离子体光谱中的氧、氮、氢等元素的特征谱线进行了识别和归属.给出了激光诱导击穿大气等离子体光谱随时间演化的直观图像,根据空气等离子体发射谱线计算了等离子体电子温度和等离子体电子密度.这些结果对于提高在大气环境下进行的在线测量结果的准确性和精确性具有重要的科学意义.     

激光等离子体软x光辐射的时间分辨测量

采用透射光栅和软x光条纹相机测量了铜激光等离子体软x光发射的时间分辨光谱。通过比较时间分辨谱和时间积分光谱,从实验上考查了条纹相机在软x光区域的响应特性。文中也给出了激光等离子体软x光不同谱带及波长发射的时间过程。     

CO2激光锡等离子体极端紫外及可见光光谱

利用CO2激光烧蚀锡靶产生等离子体,当入射到靶面的单个脉冲能量为400mJ,半峰全宽(FWHM)为75ns时,使用光谱仪和增强型电荷耦合器件(ICCD)采集了等离子体的时间分辨光谱。在局域热平衡假设下,利用谱线的斯塔克展宽和五条Sn II谱线的相对强度计算并得到了等离子体电子密度、电子温度和辐射谱线强度随时间的变化规律;利用掠入射极端紫外平场光栅光谱仪,结合X射线CCD同时探测了光源在6.5～16.8nm波段的时间积分极端紫外辐射光谱。实验结果表明:激光点燃等离子体早期的100ns内有很强的连续谱,此后才能分辨出明显的原子和离子线状谱。在延时0.1～2.0μs的时间区间内,等离子体中的电子温度和密度分别在2.3～0.5eV和7.6×1017～1.2×1016 cm-3范围内,均随时间经历了快速下降,然后再较缓慢下降的过程。激光锡等离子体极端紫外不可分辨辐射跃迁光谱峰值中心位于13.5nm,FWHM为1.1nm。     

激光等离子体电子温度的时间分辨诊断

本文描述在LF-11激光装置上进行的线状锗等离子体电子温度时间分辨诊断的实验。在实验中利用时间分辨X射线晶体谱仪测量了线状锗等离子体X射线的时间分辨谱,并借助碰撞辐射模型(CR模型),由类Ne锗L线特征线相对强度比确定出锗等离子体的电子温度及其时间演化过程。并与用部分局部热平衡模型(PLTE)得出的结果做了比较。     

空间变尺度因子球坐标系与四维时空度规

时空度规是广义相对论的一个基础性概念,是宇宙学和天体物理学建立模型的逻辑基础.将随时序参数变化的空间尺度 因子函数引入相对论四维时空间隔模型,研究空间球对称形式的四维平直时 空度规、Schwarzschild度规、Robertson-Walker (R-W)度规之间的变换条件.基于空间变尺度因子球坐标系的时空间隔, 通过严格的计算,推导出R-W度规中与k=±1对应的尺度因子函数解析解,还推导出星球外非真空条件下的四维时空度规. 提出了一种理解现代物理学非平直时空模型的新视角.     

Analysis of time-space translations in quantum fields

I discuss relativistic quantum fields whose time-space translations are realized in indefinite unitary groups. Such indefinite metric fields describe interactions, e.g., the Coulomb interaction, which cannot be parametrized completely by particles. They cannot be expanded with time-space translation eigenvectors; the representations of the translations involved are triangularizable, but not diagonalizable. To project on a positive-definite subspace for a probability interpretation, the vanishing of the nilpotent part in the time-space translations realization is required. A trivial Becchi-Rouet-Stora charge (gauge invariance) for the asymptotics in quantum gauge theories can be interpreted as one special case of this general principle—the asymptotic projection to the eigenvectors of the time-space translations.     

基于LIBS及时间分辨特征峰的激光除漆机理研究

激光除漆是一种高效、清洁的新型清洗技术，对激光除漆物理过程和机理的研究是该技术发展的关键。基于LIBS技术，测量得到油漆去除过程中等离子体的发光光谱，计算出油漆样品去除前后等离子体的电子密度和温度，研究了油漆中特征元素对应的光谱特征峰强度随时间的变化情况。结果表明，随着激光作用脉冲数量的增加，油漆去除深度逐渐增加，等离子体电子密度和温度在将漆去除干净的最后几个脉冲作用时呈下降趋势。油漆中Ti元素的所对应的特征峰信号持续时间为2个μs，油漆去除前后信号强度呈现跳跃减少，该现象可用于快速、准确、实时的判断油漆去除情况。     

ICF分解实验中的平面调制靶

 介绍采用多次电镀Ni图形转移工艺将激光干涉法获得的耦合在光刻胶表面的起伏图形进行复制以获得Ni基图形转移模板, 并进一步将表面起伏图形复制到聚苯乙烯薄膜的表面, 以获得具有表面起伏图形的平面调制靶。为提高图形转移的精度、研究电镀图形转移工艺和聚苯乙烯薄膜图形复制工艺对表面起伏图形转移精度的影响, 以扫描电子显微镜对整个图形转移流程进行监控, 比较光刻胶表面图形, 一次、二次电镀转移图形和转移到聚苯乙烯上图形的形貌。     

Experimental study in correlation variation of acoustic propagation channel in Philippine sea

I.IntroductionSonarsignalisoftcndistortcdbythcwcightingofthcacousticchanncl'stransfcrfunction.Inthiscase,therearetwosonarsignaIproccssingmcthodswhichcanbcuscdtodccrcascthedistortionofthcsignal.Oneisthcsclcctionofamorcto1crantsignalwithcorrcspondingsigna1proeessingmethod.Forexamp1e,astcpfrcqucncymodulatcdsignalwithpostintcgratcdpro-ccssingcanbeusedinthiscasc.Theanothcrisobtainingthcrcsponscfunctionofthcacousticchanne1andmatchingitwithamatehfiltCr.Bothofthcscmcthodsrcquirethcstudyofhme-frequen…     

Gravitation and other field theories

Relations between the Einstein theory of gravitation in curved Riemann time-space and classical field theories in flat Minkowski time-space are discussed from various points of view.     

Investigation on fluorescence quenching of dyes by graphite oxide and graphene

Rhodamine B (Rh B), eosin (E) and methylene blue (MB) were used as a probe to investigate the molecular structure and charge of the dyes on the sensitized efficiency of graphite oxide (GO) and graphene (G). The structure of the prepared GO and G were characterized by X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM), respectively. To study the electron transfer between dyes and GO or G, UV-vis absorption spectra (UV-vis), steady state fluorescence spectra (FL) and time resolved fluorescence spectra have been determined. It has been found that the electron transfer from the excited dyes to G was more efficient than to GO, and the transfer from excited MB to G was easier than to Rh B and E, because of the different electrostatic attraction between the dye and G.     

Investigation of acceptor states in ZnO by junction DLTS

We have realized a p-type ZnO surface layer by N⁺ ion implantation of a high quality ZnO wafer and subsequent annealing. The conduction type of this surface layer was revealed by scanning capacitance microscopy. Rectifying current–voltage characteristics for processed devices were coherent with the existence of an internal pn junction. Deep donor- and acceptor-like defects were investigated by junction deep level transient spectroscopy. The donor-like levels correspond to those commonly observed for E1 and E3 defects. The acceptor states resolved have thermal activation energies of about 150 meV and 280 meV, respectively.     

磺化乙丙三元胶离聚体溶液的ESR波谱研究

考察了磺化乙丙三元胶锰盐离聚体在二甲苯/正己醇混合溶剂中的ESR谱,结果表明醇对金属离子的溶剂化作用破坏了溶液中Mn²⁺的聚集,出现超精细分裂的ESR谱线,溶剂化程度与醇含量、醇分子体积、温度和Mn²⁺浓度有关,这些结果与离聚体溶液粘性行为得到的结论相一致。