激光等离子体温度时间演化特性

用脉冲CO2激光的10.6 μm光束击穿空气产生等离子体,使用光谱仪和ICCD采集等离子体辐射光谱,在局部热力学平衡近似下,利用相对谱线强度法对激光等离子体温度进行了计算。当激光器单脉冲能量为35 J时,选择NⅡ399.5 nm和NⅡ500.5 nm两条线状谱的相对谱线强度计算了不同延迟时间下等离子体温度。实验结果表明:在等离子体的不同位置,等离子体温度均随时间经历了明显的上升到饱和再到下降的过程,等离子体前沿的温度最先达到饱和,距离靶面最近的位置温度达到饱和所需时间最长。     

激光诱导Co等离子体电子温度的时间空间演化特性研究

本文在380～500 nm波长范围内测定了激光烧蚀Co等离子体中Co原子的时间和空间分辨发射光谱.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的时间和空间演化特性.实验结果表明,当延时在100～1000 ns范围内变化时,相应的电子温度Te范围为8000～25000 K;当距离靶表面0～1.8 mm范围内变化时,相应的电子温度Te范围为13000～25000 K,电子温度在激光束方向上的分布具有很好的对称性.     

激光诱导Al等离子体电子温度的时间空间演化特性研究

实验测定了激光烧蚀Al等离子体中Al原子在380-500nm 波长范围内的时间和空间分辨发射光谱。由Al原子390.068nm、394.4nm、396.152nm、466.3056nm、451.25nm、352 .95nm发射光谱线的强度计算了等离子体电子温度,并由实验结果讨论了激光等离子体中电子温度的时间和空间演化特性。实验结果表明,当延时在100-1500ns范围内变化时,相应的电子温度Te范围为6200K -32700K;当距离靶表面0-1.8mm范围内变化时,相应的电子温度Te范围为9800K- 32700K, 电子温度在沿激光束方向上的分布具有很好的对称性。     

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.     

激光诱导Ti等离子体光谱的时间演化特性研究

利用Nd:YAG激光器产生的1064 nm、10 ns脉冲激光聚焦在空气中的Ti靶,观测了激光诱导Ti等离子体发射光谱.调节激光能量为45 mJ/pulse,分析了时间范围在0到4000 ns的时间分辨发射光谱和谱线轮廓以及展宽.在局部热力学平衡(LTE)条件下,利用Saha-boltzmann图法拟合电子温度,Saha方程计算电子密度,讨论了等离子体电子温度和电子密度随时间的演化规律.结果表明,在所讨论的时间范围内,谱线的强度在延时250 ns处达到最大,250 ns后随着延迟时间的增加减小,电子密度和电子温度在延时1000 ns内快速衰减,1000 ns后衰减速度变慢.     

激光诱导空气等离子体光谱时间演化特性的研究

利用能量为150mJ和500mJ的激光击穿空气获得空气等离子体,依据光谱信息,计算得到等离子体电子温度,密度,并探讨了其时间演化特性,证实了在此过程中,复合相比电离居于主导地位.同时,结果表明:随着延迟时间的增加,谱线强度在300ns内迅速减小,之后缓慢减小;电子密度和谱线强度的变化规律基本一致;电子温度的衰减近似呈现指数拟合线型,并且激光能量越高,电子温度的衰减越慢.     

激光诱导空气等离子体光谱时间演化特性的研究

利用能量为150mJ和500mJ的激光击穿空气获得空气等离子体,依据光谱信息,计算得到等离子体电子温度,密度,并探讨了其时间的演化特性,证实：在此过程中,复合相比电离居于主导地位。同时,结果表明：随着延迟时间的增加,谱线强度在300 ns内迅速减小,之后缓慢减小;电子密度和谱线强度的变化规律基本一致;电子温度的衰减近似呈现指数拟合线型,并且激光能量越高,电子温度的衰减越慢。     

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。     

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。     

大气压下氮气介质阻挡微放电中分子振动温度的时间分辨

使用针-板式电极装置,在大气压氮气介质阻挡微放电中,通过对氮分子第二正带系（C3Πu→B3Πg）发射光谱的时间分辨谱线进行分析,根据振动带序发射光谱强度计算得出N2（C,ν）振动温度,并研究了不同压强及放电电压对氮分子（C3Πu）的振动温度时间分辨的影响。实验结果表明：氮分子振动温度的范围为2 000～3 500 K,在每半个放电周期内都呈减小趋势,且正负半周期振动温度差较大,负半周期振动温度始终高于正半周期;振动温度随电压升高而升高,随压强的升高而降低。     

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。     

Temporal gas temperature of atmospheric pressure air plasma

In this paper, temporal gas temperature in plasma was measured by Rayleigh scattering in a passive way since synchronization was difficult due to the randomness of current pulses. The plasma was generated between a 10 mm pin-to-plane gap connected to a H.V DC voltage through a 130 MΩ resistor and a skin sample was placed on a grounded plate. Even the plasma can be touched by a human hand without any feeling of warmth, the peak temperature could be 337 K then decrease to 295 K over 60 μs at 1 mm. Moreover, the applied voltage dramatically affects peak current and the peak temperature. Therefore, the transient “high” temperature cannot be touched and the so-called “cold” plasma might not be “cold”.     

等离子体削波纳秒激光脉冲波形测量

实验上采用比对方法测试了激光不经过固体与经过固体介质产生等离子体削波的脉冲波形信号,获得等离子体削波效应产生的脉冲削波倍数。实验结果表明,在波长1.064 m,脉宽1 ns,聚焦透镜焦距100 mm,薄石英片厚度100 m,约束等离子体的小孔直径80 m情况下,等离子体效应产生的脉冲削波倍数为12~14;分别改变石英片厚度和约束等离子体小孔直径,等离子体脉冲削波倍数不变;增加入射激光能量,脉冲削波倍数增加,且经过等离子体后的激光脉冲波形的后沿逐渐出现很陡的下降沿。在产生脉冲削波的截断点位置进行图形拼接重构得到激光脉冲波形信息。     

“烧蚀模式”激光推进等离子体的光谱诊断

利用Nd:YAG激光器(1.06μm,10 ns)与激光推进中可能应用到的工质材料(LY12铝、H62铜、45#钢、石墨、PVC、聚甲醛)相互作用,记录了铝和铜等离子体的发射光谱,研究了它们随空间的演化和随功率密度的变化.在局部热平衡假定下,由特征谱线的相对强度得到了二者的电子温度以及铝等离子体的电子密度和电离度,以及随激光功率密度的变化和空间演化规律.同时利用相机B门拍摄到六种材料的烧蚀喷出物照片,并做了分析.     

Surface temperature evolution in pulsed laser action of millisecond range

An originally developed multi-wavelength pyrometer (12 wavelengths in the range 1.001-1.573 μm, 50 μs acquisition time for each photodiode, 800 μm spatial resolution, 900-3500 °C brightness temperature range) is used to measure brightness temperature under the pulsed action of Nd:YAG laser (HAAS-HL62P) on stainless steel (INOX 304L) substrates. Specially developed “notch” filters (10⁻⁶ transparency at 1.06 μm wavelength) are applied to avoid the influence of laser radiation on temperature measurements. The true temperature is restored on the basis of method of multi-colour pyrometry. The accuracy of brightness temperature measurements is examined by comparing the temperature evolution for pulses with different durations but with the same value of energy density flux.The influence of the following parameters is studied keeping the remaining ones constant: pulse duration (6-20 ms, rectangular pulse shape), energy per pulse (10-33 J, rectangular pulse shape), pulse shape (three types of triangulars and one rectangular). Finally the evolution of surface temperature for pulses with more complex shapes but with the same pulse duration and energy per pulse is compared.