脉冲Nd：YAG激光烧蚀A1产生等离子体特征辐射的机理研究

采用时间与空间分辨光谱测量技术，研究了在Ａｒ气为缓冲气体下，用脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ激光烧蚀Ａ１产生等离子体遥发射光谱及其随气压的变化规律，对粒子的激发机理进行了讨论认为特征谱线是由复合辐射为主要机理，并用此结论在一定程序上解释了实验结果。     

脉冲Nd:YAG激光烧蚀Cu产生等离子体总辐射的时空分辨研究

通过时空分辨的光谱测量技术,测定了在环境气压下,Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光烧蚀金属Ｃｕ产生等离子体的总辐射随时间与空间的强度分布,研究了烧蚀环境气压对总辐射强度的影响,提出了电子碰撞与复合激发模型。     

Nd∶YAG激光诱导等离子体冲击波实验及对晶状体破坏的研究

测试了利用调Q的Nd∶YAG脉冲激光在水中诱导金属钛产生等离子体冲击波的声压和速度。并利用自行研制的激光乳化系统,对离体猪眼晶状体经硬化处理摹拟白内障进行乳化试验。实验结果表明Nd∶YAG激光等离子体冲击波能对一定硬度的晶状体进行乳化,有可能成为白内障乳化的一种能量源。     

脉冲激光烧蚀空气中金属靶产生等离子体的性质

当１．０６μｍ和脉宽为１０ｎｓ、功率密度为９．３×１０９ｗ／ｃｍ２的脉冲激光作用在大气中的金属靶面上时，将产生等离子体。研究了它从２００ｎｍ～８８０ｎｍ间的空间、时间分辨谱，用飞行时间诊断方法得到了等离子体中被激发的核素的速度、电子密度和电子温度等特征数据     

紫外激光烧蚀Cu产生等离子体辐射特性

通过时间分辨的光谱测量技术,测定了308 nm XeCl紫外激光烧蚀金属Cu在氮气环境中诱导产生等离子体的发射光谱及其强度随时间分布,实验结果表明等离子体辐射光谱线主要由原子光谱线、一价离子光谱线及连续辐射背景光组成,各种光谱线的数目、辐射强度、持续时间不同。结合实验结果对等离子辐射机理进行了探讨,认为电子通过逆韧致辐射获得较高的能量,连续辐射主要来自高能电子的韧致辐射,原子和一价离子的激发主要是通过电子与原子、离子的碰撞传能以及电子与离子的复合产生,并用其定性地解释了所观察的实验现象。     

激光烧蚀铝靶生成空气等离子体的机理

由Ｑ－开关Ｎｄ：ＹＡＧ激光器产生的１．０６μｍ、１０ｎｓ的脉冲激光辐射大气中的铝靶所产生的等离子体发射光谱的研究结果。当作用在铝靶表面的功率密度在１．０×１０￣９Ｗ／ｃｍ￣２－１．４×１０￣（１０）Ｗ／ｃｍ￣２范围时，测定了等离子体在２００至８８０ｎｍ波长范围内的空间、时间分辨发射光谱。实验发现，等离子体中Ｎ￣＋离子的辐射谱线与连续辐射同时出现并一起消失，随激光强度的增加Ｎ￣＋离子密度以指数关系增加，在激光源方向Ｎ￣＋离子的运动速度为零。从靶表面逸出的热电子与氮原子碰撞及随后发生的级联电离过程是产生Ｎ￣＋离子和空气等离子体的原因。     

脉冲Nd∶YAG激光诱导钼等离子体UTA辐射特性研究

利用Nd∶YAG激光作用于真空腔内的高纯固体钼(Mo)靶产生等离子体,并测量了不同脉冲激光功率密度下Mo等离子体在2～9 nm范围内的时间积分光谱。基于碰撞辐射平衡模型(CRM)和Cowan程序计算得到不可分辨跃迁峰(UTA)原子光谱数据,并假设谱线展宽为高斯线形,获得了在不同电子温度和电子密度下的理论模拟光谱,模拟光谱与实验光谱吻合的较好。实验与理论研究光谱表明：Mo ⅩⅥ-Mo ⅩⅫ离子的3d-4f不可分辨跃迁峰位于水窗波段,通过控制脉冲激光参数和采用合适的等离子体约束条件,获得水窗辐射波段Mo离子的高丰度布居,有望将激光Mo等离子用于单脉冲活体细胞显微成像水窗光源。     

不同气压背景下激光烧蚀Al靶产生等离子体特性分析

用时间和空间分辨诊断技术研究了脉冲激光烧蚀不同气压环境下金属Ａｌ靶过程中产生的等离子体羽的特性。     

激光脉冲能量对激光诱导Al等离子体辐射特征的影响

使用Nd：YAG激光器烧蚀金属Al靶获得等离子体,利用光谱时-空分辨技 术,在52 mJ～145 mL/pulse激光脉冲能量范围内,关于激光脉冲能量对激光诱导等离子体 辐射特征的影响进行了研究。使用的气体是Ar气,压强为10 kPa。结果发现,激光脉冲能量 升高,引起特征谱线强度增加,连续谱强度也增加;但能量过高,会击穿周围气体,产生气 体微等离子体。此时,特征谱和连续谱几乎不再增强;最大特征辐射强度在145 mJ、10 kPa 、靶前0.1 mm处、延时180 ns获得;同一条件下获得最强背景连续谱,而信号-背景差是在 145 mJ、10 kPa、靶前1.0 mm处、延时450 ns达到最大值。基于Al等离子体不同激光脉冲能 量下的时间-空间分辨谱,对结果进行了简单的讨论。并分别确定了获得最大特征辐射和信 号-背景差的条件。     

激光烧蚀金属Al诱导发光的动力学研究

利用时间分辨的光谱测量技术,测定了XeCl紫外激光在不同条件下烧蚀金属Al诱导产生光谱线及其强度随时间的分布.结果表明：等离子体辐射光谱线由原子光谱线、一价离子光谱线及连续辐射背景光组成.Al原子光谱线的辐射强度与持续时间为最大,一价离子光谱线次之,以连续辐射背景光为最小.对激光烧蚀金属诱导发光的机理进行了探讨.等离子体中连续辐射背景光来自高能电子的韧致辐射和电子与离子的复合,原子光谱线和一价离子光谱线主要来自等离子体中电子与离子的复合.用此机理定性地解释了所观察到的实验现象. 关键词： 激光烧蚀 时间分辨光谱 辐射机理 金属Al     

气压对激光诱导Al等离子体特征的影响

使用Nd :YAG激光器烧蚀金属Al靶获得等离子体 ,利用光谱时 -空分辨技术 ,在 10 0～ 1× 10 5Pa气压范围内 ,关于环境气体压强对激光诱导的等离子体辐射特征的影响进行了研究。使用的气体是Ar气 ,单脉冲激光能量 145mJ。结果发现 ,气压升高 ,特征谱线强度增加 ,连续谱强度也增加 ;但气压过高 ,在接近大气压时 ,特征谱和连续谱都下降 ;最大特征辐射强度在 10kPa、靶前 0 .1mm处、延时 180ns获得 ;同一条件下获得最强背景连续谱 ,而信号 -背景比是在10 0 0Pa、靶前 1.0mm处、延时 2 50 0ns达到最大值。基于Al等离子体不同气压下的时间 -空间分辨谱 ,对结果进行了简单的讨论。并分别确定了获得最大特征辐射和信号 -背景比的条件 ;以及最佳信号采集区。     

脉冲激光烧蚀Ge产生等离子体特性的数值模拟

针对激光烧蚀半导体材料Ge初期的特点,建立了1维的热传导和流体动力学模型。对波长为248 nm、脉宽为17 ns、峰值功率密度为4×108 W/cm2的KrF脉冲激光在133.32 Pa氦气环境下烧蚀Ge产生等离子体的特性进行了数值模拟。结果表明：单个激光脉冲对靶的烧蚀深度达到55 nm,蒸气膨胀前端由于压缩背景气体产生压缩冲击波, 波前的速度最大,温度很高。从不同时刻的电离率分布图中得出,在靶面附近区域,Ge的1阶电离始终占优势;在中心区域,脉冲作用时间内,Ge的2阶电离率比1阶电离率大,脉冲结束后,Ge的2阶电离率下降,1阶电离率逐渐变大。     

Comparison of the laser-induced plasma of different metal targets as X-rays sources in vacuum

ABSTRACT

Laser-induced plasma is a good source of X-rays. It has much importance in different fields such as industry and medical field. In the current work, Nd: YAG laser was irradiated on metal targets (Al, Cu, Ni, Zn, Sb and Pb) under vacuum 10^?3?torr. Plasma plume is captured by the charged couple device. The emitted X-rays from plasma plume are detected by BPX-65 PIN photodiode through a proper biasing circuit and electrical signals are stored by digital storage oscilloscope (UNI-T UT2202C, 200?MHz). Energy was calculated from these electrical signals. The parameters of X-rays are strongly dependent on the atomic number.     

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     

Spectral and ion emission features of laser-produced Sn and SnO_2 plasmas

We have made a detailed comparison of the atomic and ionic debris, as well as the emission features of Sn and SnO_2 plasmas under identical experimental conditions. Planar slabs of pure metal Sn and ceramic SnO_2 are irradiated with1.06 μm, 8 ns Nd:YAG laser pulses. Fast photography employing an intensified charge coupled device(ICCD), optical emission spectroscopy(OES), and optical time of flight emission spectroscopy are used as diagnostic tools. Our results show that the Sn plasma provides a higher extreme ultraviolet(EUV) conversion efficiency(CE) than the Sn O2 plasma.However, the kinetic energies of Sn ions are relatively low compared with those of SnO_2. OES studies show that the Sn plasma parameters(electron temperature and density) are lower compared to those of the SnO_2 plasma. Furthermore, we also give the effects of the vacuum degree and the laser pulse energy on the plasma parameters.     

355 nm nanosecond pulsed Nd:YAG laser profile measurement, metal thin film ablation and thermal simulation

Laser ablation of nickel, gold and copper thin film on glass substrates has been investigated using a nanosecond pulsed Nd:YAG laser operating at 355 nm in air with a Gaussian intensity profile. The exact beam profile was measured through mechanical scanning with a photodiode. A small beam defect was observed, which can affect the machining performance at higher pulse energies. The ablation thresholds of the films were calculated from the crater diameter values. The effect of the pulse repetition rate and the film thickness was also studied. At high pulse repetition rates heat accumulation was observed and the ablation threshold decreased with the film thickness. Both cases resulted in higher diameters.