Al等离子体特征辐射时间分辨谱线线形分析

用Nd :YAG脉冲激光烧蚀Al靶获得Al等离子体 ,利用时 空分辨技术采集Al等离子体的辐射信息 ,记录了 10～ 10 0 0 0ns延迟范围内Al等离子体辐射的时间分辨谱 ,通过分析 ,获得了Al等离子体特征谱线AlⅠ 396 15和AlⅠ 394 4 0nm的时间分辨谱。分析了 80 0～ 10 0 0 0ns延迟范围内的谱线线形 ,并分别对两条特征谱线进行了Lorentz函数和Gauss函数拟合。结果发现 ,10 0 0ns延迟以后的谱线是非常规则的Lorentz线形 ;而 10 0 0ns以前的也是Lorentz线形 ,但不十分规则 ;在该延迟范围内 ,所有时间分辨特征谱线与Gauss拟合曲线相差很大 ,说明谱线不是Gauss线形的。参照Lorentz函数拟合结果 ,测量了这两条谱线的半高全宽 ,并与谱线的自然线宽理论值比较。结果发现 ,实验值远大于理论值     

低压下飞秒激光诱导Cu等离子体的诊断及空间分布实验研究

本文分别利用Gauss、Lorentz和Voigt函数对10Pa背景气压下飞秒激光诱导Cu等离子体光谱进行了拟合分析,结果表明,光谱在150ns内与Lorentz线型符合较好,200ns后与Gauss线型符合较好,Voigt线型与实验谱线一直符合较好。本文还对等离子体的电子密度和温度进行了诊断,并给出了它们随时间的演化;由发射光谱强度的时空演化,推知了等离子体的空间分布;利用时间飞行谱(TOF)得出了等离子体初期沿垂直靶面的膨胀速度。     

低真空时激光诱导Al等离子体辐射分析

用Nd :YAG激光烧蚀Al靶获得等离子体 ,激光脉冲能量为 145mJ·pulse-1,光源中通入Ar气作保护气体 ,压强为 10 0Pa。利用时间分辨技术获得纳秒级时间分辨光谱。分析了等离子体连续辐射、连续辐射的吸收、Al原子谱线辐射的时间演化规律 ,并进行了简短的讨论。结果发现 ,低真空时激光诱导Al等离子体的连续辐射、连续辐射的吸收、Al原子谱线辐射的时间演化规律以及它们之间的相互关系 ,与常压时的情况十分相似     

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.     

激光诱导Al等离子体吸收谱分析

用Nd:YAG脉冲激光烧蚀金属Al靶获得等离子体，激光脉冲能量为115mJ.pulse^-1，用氮气作保护气体，压强为1个大气压，获得激光诱导Al等离子体的时间分辨谱。分析了Al等离子体辐射特征。根据连续辐射时间分布，对吸收谱的形成作了简单的解释，认为Al原子对连续辐射的共振中收是形成吸收谱中的“凹谷”的主要机制。     

多脉冲高能量强激光诱导产生Al等离子体发射光谱分析

 用Nd:YAG脉冲激光器产生的1.064 μm激光,在空气环境下作用于金属Al诱导产生等离子体,获得了不同能量以及多次脉冲烧蚀下的Al等离子体发射光谱,分析了谱线强度与能量变化之间的关系,实验结果表明：随激光能量的增加,谱线的信号强度明显增强;对等离子体光谱进行Lorentz线型拟合,获取了谱线的半高宽,以此来计算电子密度,得到了电子密度及信号强度随多脉冲强激光诱导次数的增加而逐渐下降的演化规律。     

Al原子共振双线跃迁几率实验研究

我们用Nd：YAG脉冲激光烧蚀金属Al靶产生等离子体，利用时间分辨技术摄取Al等离子体辐射时间分辨谱，获得Al原子共振双线辐射谱；通过积分谱线下的面积，计算共振双线强度；根据共振双线强度比，推断Al原子共振双线跃迁几率比，并与理论计算结果比较。结果发现，实验结果与理论计算符合的很好。     

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。     

激光脉冲重复频率对等离子体辐射特性的影响

为了提高激光诱导击穿光谱质量,采用Nd∶YAG激光器输出的纳秒脉冲激光激发产生土壤等离子体,采用光栅光谱仪和光电检测系统记录了元素谱线AlⅠ394.401 nm,BaⅠ455.403 nm,FeⅠ430.791 nm和TiⅠ498.173 nm的辐射强度和信背比,研究了激光脉冲重复频率(5,10和15 Hz)对等离子体辐射特性的影响。实验结果表明,在相同的激光输出能量条件下,当采用15 Hz的激光脉冲重复频率时,元素Al,Ba,Fe和Ti的谱线强度要比5 Hz时的分别提高50.94%,112.7%,107.46%和99.38%,光谱信背比分别提高15.16%,24.08%,40.26%和72.06%。通过测量等离子体参数,解释了激光脉冲重复频率对等离子体辐射特性的影响机理。     

纳秒激光诱导空气等离子体的红外辐射特性研究

纳秒激光诱导空气等离子体存在从紫外、可见、近红外乃至射频微波的宽谱段辐射,但目前的研究大多关注紫外到可见波段的光谱辐射。激光等离子体作为一种新型的红外辐射源具有很多优势,相比于红外干扰弹以及红外干扰手段而言,空气等离子体红外辐射源可以灵活布置,成本低廉,因此研究空气等离子体的红外辐射特性就很有必要。针对目前脉冲激光诱导空气等离子体的红外干扰研究需要,对激光波长为532 nm的纳秒脉冲激光诱导空气等离子体的红外辐射特性进行实验研究,探讨激光能量对空气等离子体红外辐射强度的影响规律,以及空气等离子体红外辐射的角度分布特性,分析了等离子体红外辐射的可能产生机制。实验结果表明,激光诱导空气等离子体在950～1 700 nm范围内的红外光谱为线状谱和连续谱的叠加。其中线状谱主要是氮和氧的中性原子谱线,并且氮原子红外辐射占主导。随着激光能量的增加,由于空气击穿产生的氧和氮原子数量增加,导致空气等离子体红外辐射的谱线强度逐渐增大。随着红外探测角度的变化,在探测角度为75°时,OⅠ 1 128.63 nm和NⅠ1 246.96和1 362.42 nm谱线强度达到最大,在探测角度为120°时,NⅠ 1 011.46和1 053.96 nm谱线强度达到最大,这是因为空气等离子体红外辐射强度随探测角度变化呈现空间非对称性,表明空气等离子体内不同粒子的空间分布呈现非对称性。     

Ar辅助确定Al等离子体电子温度

用Ar气作保护气时 ,Nd :YAG脉冲激光烧蚀Al靶 ,将诱发Ar气电离 ,并产生丰富的Ar离子谱线辐射。文章根据Ar离子谱线辐射信息 ,分析了ArⅡ 385 0 5 7,ArⅡ 386 85 3,ArⅡ 4 0 4 2 91 ,ArⅡ 4 0 7 2 0 1nm等 4条谱线的时间分辨行为 ,计算了Al等离子体的电子温度。结果发现 :Al等离子体的电子温度约 1 5 0 0 0～2 2 0 0 0K ,随延迟时间的增加 ,电子温度单调衰减     

紫铜等离子体特征谱线及其展宽形成机制

利用波长为1064 nm,最大能量为500 mJ的 Nd:YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击,并且改变激光能量,获得一系列等离子体特征谱线,结果表明:本实验条件下,获得铜原子谱线不完整,只有5条明显激发谱线,分别为:CuⅠ 406.33 nm, CuⅠ 458.69 nm, CuⅠ 521.8 nm, CuⅠ 529.25 nm, CuⅠ 578.2 nm。根据跃迁原理,得出激光不能使铜原子完全受到激发;选取CuⅠ 521.8 nm原子光谱与CuⅠ 578.2 nm的原子光谱谱线线型作为分析对象,发现其展宽线型不同,分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出,同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。     

Al 3p电子的L-S耦合近似计算

用Nd :YAG脉冲激光器发出的脉冲激光束烧蚀金属Al靶产生Al等离子体。利用时 空分辨技术 ,采集Al等离子体发光信息 ,获得Al原子特征辐射谱。对Al 3p电子的L S耦合进行了类氢粒子的简化处理 ,并用量子力学的相关知识详细地计算了主量子数屏蔽系数α和轨道角动量量子数屏蔽系数s。     

环境气氛对高能量激光诱导等离子体辐射特性的影响

采用高能量钕玻璃激光器(～25 J)激发诱导金属等离子体,研究了环境气体及其压力对等离子体辐射特性的影响。实验结果表明,相同压强下,氩气中等离子体的谱线强度明显高于空气中等离子体的谱线强度;0.8×105Pa氩气条件下,光谱标钢等离子体的谱线强度达到了最大值;随着环境气压的增大,谱线自吸明显增强,当环境气压达到(0.8～0.93)×105Pa时,标样铝的AlⅠ308.22 nm和AlⅠ309.27 nm两条谱线产生了严重自蚀;另外,等离子体的激发温度也随环境气压的增大而增大,0.93×105Pa氩气条件下标钢等离子体的激发温度相对于0.43×105Pa时升高了近1 500 K。     

佛克脱线型HeⅠ 1 083.0 nm的有效后向散射截面的理论研究

考虑到碰撞展宽导致的洛伦兹线型,理论上研究了佛克脱线型(高斯线型和洛伦兹线型的卷积)HeⅠ 1 083.0 nm辐射线的后向散射截面和有效后向散射截面,HeⅠ 1 083.0 nm辐射线实际上由三条非常接近的1 083.034,1 083.025和1 082.908 nm辐射线组成,文章给出了此3条辐射线的有效后向散射截面的曲线及其峰值,得到的10-16数量级与预言的数量级相一致。此研究比以前假定HeⅠ 1 083.0 nm辐射线为高斯线型更接近实际,从而为共振雷达探测热成层亚稳态He提供了更全面翔实的理论基础。文章还给出了HeⅠ 388.9 nm和HeI 318.8 nm辐射线的有效后向散射截面的曲线及其峰值,得到它们的有效后向散射截面比HeI 1 083.0 nm辐射线的小,此结论与实验结果相一致。     

Thermally excited multiplet states in macerals separated from bituminous coal

Electron paramagnetic resonance searches of thermally excited multiplet states in macerals, exinite, vitrinite, and inertinite of Polish medium-rank coal (85.6 wt% C), were performed. Numerical analysis of lineshape indicates a multicomponent structure of the EPR spectra of macerals heated at 300 degrees and 650 degrees C. EPR spectra of exinite and vitrinite are a superposition of broad Gauss, broad Lorentz (Lorentz 1), and narrow Lorentz (Lorentz 3) lines. Two narrow Lorentz (Lorentz 2 and Lorentz 3) lines were observed in the resonance absorption curves of inertinite. The influence of the measuring temperature (100-300 K) on the EPR lines of the macerals was also studied. The experimentally obtained temperature dependence of the EPR line intensities were fitted by the theoretical functions characteristic for paramagnetic centers with ground doublet state (S = 12) and paramagnetic centers with thermally excited triplet (S = 1) and quadruplet (S = 32) states. Thermally excited multiplet states were found in exinite and vitrinite. Both paramagnetic centers with doublet ground state (S = 12) and paramagnetic centers with thermally excited states, probably quadruplet states (S = 32), exist in the group of paramagnetic centers of exinite and vitrinite with the broad Lorentz 1 lines. Intensities (I) of the broad Gauss and the narrow Lorentz 3 lines of exinite and vitrinite changes with temperature according to the Curie law (I = C/T). The existence of thermally excited multiplet states was not stated for inertinite. The two groups of paramagnetic centers of inertinite with Lorentz 2 and Lorentz 3 lines obey the Curie law. Copyright 2000 Academic Press.     

Photon trajectories in incoherent atomic radiation trapping as Lévy flights

Photon trajectories in incoherent radiation trapping for Doppler, Lorentz, and Voigt line shapes under complete frequency redistribution are shown to be Lévy flights. The jump length (r) distributions display characteristic long tails. For the Lorentz line shape, the asymptotic form is a strict power law r(-3/2), while for Doppler the asymptotic is r(-2)(ln(r)(-1/2). For the Voigt profile, the asymptotic form always has a Lorentz character, but the trajectory is a self-affine fractal with two characteristic Hausdorff scaling exponents.     

Some effects of radiative and collisional broadening on line emission in a spherical,laser-heated plasma

We have generalized our treatment of resonance-line radiation from a spherical, laser-heated plasma by including the effects of radiative and collisional line broadening in representing the line-emission and absorption profiles by a Voigt function. We find that the emitted profiles are broadened by factors of five or more, depending on the magnitude of the damping constant. It is also shown that the Al(XIII) to Al(XII) line ratios are seriously affected by the different escape probabilities associated with Doppler and Voigt profiles. We also find that plasma cooling via resonance-line radiation is accelerated relative to that calculated with a pure Doppler profile, and that use of the Voigt profile decreases the density of excited states relative to the Doppler values. These phenomena are analyzed in terms of the differing profile shapes and widths.