激光诱导等离子体光谱技术应用于月球探测的可行性研究

阐述了激光诱导等离子体光谱技术的物理机制,分析了气压影响激光诱导等离子体光谱探测的机制和规律,建立了低气压环境下进行激光诱导等离子体光谱探测的试验装置,开展了不同等级低气压环境下的试验研究,通过试验数据具体量化了气压对激光诱导等离子体光谱探测的影响,进而论证了激光诱导等离子体光谱技术应用于月球探测的可行性.     

克服大气环境干扰的激光诱导等离子体光谱技术研究

介绍了激光诱导等离子体光谱技术的工作原理,通过阐述激光诱导等离子体光谱产生的物理机制解释了大气分子干扰固态样本测量结果的原因,建立了既能够提供低气压工作环境又方便实用的激光诱导等离子体光谱探测装置,开展了低气压环境下的试验研究,证明了大气分子元素干扰固态样本测量结果的客观存在,同时证明了低气压环境能够有效避免或者缓解大气分子干扰问题的可行性。     

激光诱导等离子体辐射特性的研究综述

激光诱导等离子体作为一种宽光谱辐射源,能够产生X射线、紫外、可见、红外、太赫兹以及微波波段的辐射,可应用于天体物理、惯性约束核聚变、生物医学、材料科学、光谱分析、环境工程、信息技术、超快技术、光刻技术、成像技术、雷达技术、半导体技术等众多领域,具有较高的实用价值。迄今为止,有关激光诱导等离子体辐射特性的文献报道大多集中于描述激光与物质在单一波段的相互作用,对辐射的产生机理还未完全掌握,对完整光谱的研究综述依然比较缺乏。从电磁辐射光谱及其辐射机制的角度,对激光诱导等离子体的辐射特性做出了系统的梳理分类,对国内外相关团队的研究成果进行了总结和分析,特别从不同视角探究了等离子体与光谱辐射之间的物理关系。介绍了激光诱导等离子体各个波段的辐射特点,并讨论了影响辐射的相关因素。最后,对红外波段和太赫兹波段的研究前景进行了展望。     

光谱物理公司提高深紫外功率

光谱物理公司已把2035型离子激光器的深紫外输出功率从400 mW提高到600 mW。过去高紫外输出功率始终难于维持，因为当紫外光照射在布儒斯特窗上时，最小的污染也会形成涂层,从而使输出功率减少，模的质量下降。为了解决这个问题，光谱物理公司用了一种专用等离子体管制造技术，延长了等离子体管寿命，并在低增益线(如深紫外)上获得高功率。获得深紫外波长使得可用染料激光、光刻胶和半导体进行。新的实验。     

托卡马克装置杂质离子温度与旋转速度的测量

对托卡马克中等离子体放电时的一些物理参数如离子温度,旋转速度,离子密度等的测量有助于建立全面的实验数据库,以便更好地控制等离子体及核对一些主要等离子体数据。在实验中运用电荷交换复合光谱诊断系统可对HL 2A托卡马克装置中的碳杂质的电荷交换复合光谱进行采集,用光谱采集系统将HL 2A托卡马克中的光谱信息通过光纤传递到光栅光谱仪,通过CCD将数据传递给计算机并进行采集。用Matlab对得到的复合电荷交换光谱中的数据进行拟合,进一步得到离子温度和旋转速度的空间分布。从分布上可以看出离子的温度与旋转速度的最大值并非出现在HL 2A托卡马克装置的中心位置,而是出现在中心位置偏外边缘的位置,这种分布情况可能是磁场位形所致。     

飞秒脉冲激光等离子体产生的二次谐波及基波光谱特性的研究

超短脉冲激光与固体靶相互作用产生的高温高密等离子体中的物理过程是非常复杂的．在超短脉冲激光等离子体的研究中;二次谐波光谱特性的研究可以提供有关激光吸收机制、密度标量长度及超热电子产生的信息．因此对二次谐波的研究成为诊断激光等离子体相互作用的有力工具． 本文报告物理所光物理实验室的超短脉冲激光与固体把相互作用产生的二次谐波的研究、并通过基波及二次谐波的光谱特性、对等离子体的膨胀速度及等离子体温度的诊断． 实验所用的掺钛蓝宝石飞秒脉冲激光系统输出脉宽 １５０ ｆｓ、能量为 ５ ｍＪ,波长 ８９０ ｎｍ　的激…     

组合脉冲激光铝等离子体的数值模拟研究

为了获得组合脉冲激光诱导等离子体光谱性能增强的物理机制, 基于FLASH程序模拟计算了预脉冲参数对组合脉冲激光诱导的铝等离子体参数时空分布的影响, 获得了在不同预脉冲波长和不同预主脉冲延时下产生的铝等离子体电子温度、电子密度和烧蚀质量的空间演化规律。结果表明, 在预主脉冲总能量相同的情况下, 随着预脉冲波长从0.266μm变化到1.064μm, 高温环境氦气等离子体羽辉的空间范围从0.7cm增大到3.0cm, 但组合脉冲对靶材的烧蚀效率严重下降, 而铝等离子体的最大电子温度保持稳定; 此外, 组合脉冲的时间延迟低于100ns。该研究可为组合脉冲激光诱导击穿等离子体光谱增强技术提供理论参考。     

SiH自由基A~2Δ—X~2∏跃迁光谱研究

本工作用OMA系统和高分辨单色仪同时测量了硅烷激光等离子体和放电等离子体的发光谱以及两种等离子体条件下的SiH A~2△——X~2Ⅱ跃迁0——0带光谱。讨论了SiH 0——0带光谱在两种等离子体内的区别。     

飞秒激光技术及其新兴相关学科

本文阐述了超快激光发展的几个历史阶段及其内容，特点和研究方向。对当前飞激光技术的研究热点、发展方向进行了综述。对与飞秒激光技术相关的几个新兴学科，如：飞秒等离子体物理，飞秒Ｘ射线，飞秒光电子学，飞秒半导体物理和飞秒光谱全息学给予概括评述。     

飞秒激光技术及其新兴相关学科

本文阐述了超快激光发展的几个历史阶段及其内容、特点和研究方向。对当前飞秒激光技术的研究热点、发展方向进行了综述。对与飞秒激光技术相关的几个新兴学科，如：飞秒等离子体物理，飞秒Ｘ射线，飞秒光电子学，飞秒半导体物理和飞秒光谱全息学给予概括评述。     

大气颗粒物中重金属的双脉冲激光诱导击穿光谱研究

为了对沈阳市某工业区附近大气中重金属等离子体光谱特性进行研究,采用双脉冲激光诱导击穿光谱技术（Double pulse laser induced breakdown spectroscopy,DP-LIBS）对样品中主要重金属等离子体光谱进行测量分析。通过比较单脉冲（SP）和双脉冲（DP）激发的样品等离子体光谱,发现采用DP-LIBS技术可以很好地增强等离子体光谱的强度。研究DP-LIBS光谱强度随两个脉冲激光的间隔时间变化,在脉冲间隔为15 s时样品中重金属等离子体光谱得到了最大的增强。同时DP-LIBS技术也会提高样品等离子体光谱的稳定性,谱线的相对标准偏差由6%降低为3%左右。最后对样品等离子体的电子温度及电子密度随双脉冲间隔时间的变化情况进行了研究。     

激光诱导铝合金等离子体的时间演化过程研究

为了深入研究激光诱导等离子体的物理特性,提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的测量精度和可靠性,对激光诱导等离子体的时间演化过程进行了实验研究。采用ICCD相机对激光诱导铝合金等离子体进行快速成像,发现激光诱导铝合金等离子体的寿命大约为30μs,等离子体呈现明显的分层结构,并且不同区域的面积和温度在等离子体的时间演化过程中呈现不同的特征。通过玻尔兹曼斜线法和Stark展宽法计算了铝合金等离子体电子温度和电子数密度的时间演化规律。实验结果表明,等离子体的电子激发温度在6000K~9000K之间,且前3μs下降较快;等离子体电子数密度为1017 cm-3量级,并随ICCD探测延迟时间缓慢降低。等离子体电子温度和电子数密度的时间演化规律与ICCD相机快速成像结果一致。     

透射式金属光栅耦合SPR传感器

用磁控溅射技术在双面抛光的蓝宝石衬底上沉积了20 nm Ti和100 nm Au的金属薄膜,通过标准光刻工艺制备出1.6和2.0μm两种周期结构的一维光栅表面等离子体共振(SPR)传感器。用时域有限差分算法(FDTD)模拟仿真并结合实验测试的透射光谱,研究分析了不同周期结构的金属薄膜光栅型SPR传感器的特性。基于金属光栅耦合,利用表面等离子体激元(SPP)的局域特性和光栅的选频特性,实现了SPR传感器的信号增强和滤波功能。研究结果表明,利用金属薄膜光栅表面介质的变化引起的光栅透射光谱中激发表面等离子体共振峰的位置变化,可以获得被测物体的物理、生物和化学等相关特征信息。     

等离子体特征参数检测系统设计研究

为了研究火药燃烧产生的等离子体的特性,本设计采用光谱诊断法对等离子体的电子温度和电子密度进行检测,设计了等离子体特征参数检测系统。本设计在光谱检测法的基础上,根据光谱分析原理和检测总体方案,先后进行了传感器的设计、光谱仪的设计以及数据的处理。设计以ZEMAX为工具,使用探头光路追迹和光纤中光路仿真设计了新型的传感器光学探头;使用光谱仪结构函数优化、消散像处理以及波长点列图分析等方法设计了光谱仪的初始结构和优化结构。对光谱诊断获得的光谱图进行数据处理得到等离子体的电子密度和电子温度,提出了一套能够适用于火药燃烧产生的等离子体的光谱检测方案。为进一步研究火药燃烧产生的等离子体的特性提供一定基础。     

中国光学学会第四届全国基础光学学术报告会在重庆召开

中国光学学会第四届全国基础光学学术报告会于1989年12月6日至9日在重庆召开。会议由中国光学学会基础光学专业委员会主办,由重庆市光学学会、重庆大学、第三军医大学和中国科学院物理研究所等单位承办。会议共录用论文117篇,其中报告论文86篇,张贴论文21篇,交流论文10篇。这些论文反映了近年来我国下列领域的新动态和新进展:原子、分子、群聚体、凝聚态及等离子体的光谱;各种态物质上光的相互作用;非线性光学和非线性光谱学;统计光学;光的非经典现象;激光物理;激光光谱:强光光学;激光等离子体     

磁约束等离子体的高分辨光谱诊断

磁约束等离子体的高分辨光谱诊断赵庆勋（河北大学物理系保定０７１００２）李赞良，郑少白（中国科学院物理研究所北京１０００８０）光谱诊断已成为磁约束高温等离子体诊断中最为有效的方法之一。对于磁约束等离子体，其内部电场与离子温度关联着等离子体内部的粒子输运...     

高输出功率He-Ne激光器

光谱物理公司已提出了两种He-Ne激光器设计，一种是小型α工艺激光器，另一种是32 mW激光器。对α工艺激光器,公司在不增加等离子体管长度或放电电流情况下就能获得高输出功率。10 mW的α激光器，长度短于49 cm,而7 mW的可以缩到38 cm。     

脉冲CO2激光诱导空气等离子体的光谱诊断

为了了解激光诱导等离子体的演化过程,得到等离子体的相关参量,采用横向激励大气压CO2激光器在抛物反射面中聚焦击穿空气形成等离子体,利用成像光谱仪和增强型CCD探测器对激光诱导等离子体进行了时间和空间分辨的实验分析,取得了激光诱导空气等离子体的时间演化和空间分辨光谱。分别利用氧原子的线状谱和连续谱的比值及谱线半峰全宽计算得到电子温度达到了4104K,电子密度在1018cm-3量级。结果表明,相比于低能量的激光诱导等离子体的辐射光谱,高能量激光诱导的等离子体则向外辐射出很强的连续光谱,同时,等离子体以激光支持爆轰波的形式快速向外膨胀,由于外围等离子体对激光能量的屏蔽作用,等离子体出现了空间分离的现象。该研究结果对理解等离子体和高能量脉冲激光的相互作用过程是有帮助的。     

飞秒光丝中等离子体荧光和声音信号的研究

为了探究飞秒激光成丝的内在机制以实现长度表征，采用荧光法和声学法，得到了不同入射激光脉冲能量下和偏振态下等离子体光丝的荧光光谱和声音信号信息。结果表明，在相同激光脉冲能量下圆偏振光产生的N₂荧光信号强度约为线偏振光的2倍，而线偏振光产生的N₂⁺荧光信号强度则约为圆偏振光的1.3倍；等离子体荧光测量是获取等离子体光丝长度的有效途径，相比于声学测量法更精确。该研究为揭示相干激光发射随光丝长度变化的物理实质提供了光丝长度表征的可行方案。     

样品温度对激光诱导等离子体辐射强度的影响

增强激光诱导等离子体的发射光谱强度,对于精确测量微弱光谱信号,改进待测材料中低含量元素的探测灵敏度意义重要。首先对金属样品加热升温,并且在一定温度时利用波长为1 064 nm的Nd:YAG纳秒脉冲激光烧蚀样品,激发产生等离子体,测量了不同样品温度条件下等离子体的发射光谱强度和信噪比。结果表明,采用的激光能量为200 mJ时,随着样品温度的升高,等离子体辐射会逐渐增强,并且在温度为150 ℃时达到最大。计算表明,样品中分析元素Mo、Cr、Ni和Mn在温度为150 ℃时的光谱线强度比室温条件下的分别提高了54.56%,72.43%,70.29%和54.01%,光谱信噪比分别增大了37.44%,40.74%,38.6%和37.06%。实验还通过观察等离子体的照片,测量等离子体的温度、电子密度和样品蒸发量,讨论了激光诱导金属等离子体辐射增强的原因。可见,升高样品温度是改善激光等离子体光谱质量的一种有效手段。