激光诱导Al等离子体连续辐射研究

分析了Ａｌ等离子体连续辐射特征。根据连续辐射强度的同时分布,简要讨论了激光诱导等离子了体连续辐射的产生机理。我们认为激光诱导等离子体的连续辐射的主要机制提轫致辐射和复合辐射。在激光脉冲作用到靶上的瞬间,轫致辐射占主导地位,在等离子体演化初期,复合辐射和轫致辐射共同产生等离子体连续辐射,在等离子体演化后期,连续辐射主要是轫致辐射产生的。     

激光烧蚀金属Al诱导等离子体的连续辐射

通过在Ｎｄ：ＹＡＧ激光烧蚀金属Ａｌ过程中，对诱导产生的等离子体连续辐射强度的时间和空间分布的测试结果，结合对烧蚀靶和收集板上电荷的时间分辨测量，研究讨论了激光诱导等离子体中连续辐射的产生机理，认为连贯辐射来自电子与气体的相互作用，轫致辐射为主要机理。     

激光烧蚀Cu产生等离子体的连续辐射研究

通过对脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ激光烧蚀金属Ｃｕ过程中,的烧蚀靶和收集板上电荷的时间分辩测量,分析了烧蚀过程中是民离子从烧蚀靶表面的发射特征。结合连续辐射强度的时空分布,讨论了激光诱导等离子体连续辐射的产生机理,认为连续辐射是以 电子的轫致辐射为主要机制。     

气压对激光诱导等离子体辐射特征的影响

我们使用Ｎｄ：ＹＡＧ激光器烧蚀金属Ａｌ靶获得等离子体,在１００Ｐａ～１００ｋＰａ气压范围内,进行了环境气体压强对激光诱导等离子体辐射特征影响的研究．使用的气体是Ａｒ气,激光能量１４５ｍＪ．结果发现,最大特征辐射强度在１０ｋＰａ、靶前０．１ｍｍ处、延时１８０ｎｓ获得;而信号－背景是在靶前１．０ｍｍ处、延时４５０ｎｓ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．     

紫外激光烧蚀金属Al靶诱导等离子体的发射光谱研究

通过测定紫外激光烧蚀Ａｌ靶诱导等离子体的发射光谱，研究了激光烧蚀Ａｌ靶的溅射过程和烧蚀环境气体对发射光谱强度的影响，提出电子碰撞激发模型，定性解释了烧蚀环境气体对等离子体发射光谱的增强效应。     

气压对激光烧蚀Al靶诱导保护气电离的影响

用Nd：YAG脉冲激光烧蚀Al靶获得等离子体，脉冲能量固定在145mJ／pulse。用Ar气作保护气，利用时空分辨技术，采集了100Pa、lkPa、10kPa和100kPa气压下等离子体辐射的时空分辨谱。筒要描述了各气压下等离子体的辐射特征，详细分析了各气压下Ar的特征辐射规律。根据这些气压下Ar特征谱线的分布特征，简要论述了Ar气电离与气压的关系；用量子理论对此给予全面解释。进一步讨论了环境气体电离机制，认为环境气体对等离子体的连续辐射吸收是诱导环境气体电离的主要机制。     

激光诱导Al等离子体温度随激光能量变化特性研究

利用ＹＡＧ激光（波长１．０６ μｍ,脉宽为１０ｎｓ）烧蚀Ａｌ靶产生的三条 ＡｌⅢ等离子体谱线 （４５．９２ｎｍ; ４５１．２５ｎｍ; ４１５．０１ｎｍ）;在局部热力学平衡近似下,利用玻尔兹曼图,测定了等离子体电子温度在不 同激光能量下的变化特性．随着激光能量的增加,电子温度从１４８００Ｋ近似单调的上升到２００００Ｋ;随后反而有所 下降．在电子温度达最高时,连续辐射谱强度并未达最大值．同时还观测到,Ａｌ的原子谱线和离子谱线强度随激光 能量有不同的变化特点．利用玻尔兹曼图的最小二乘方拟合,测得Ａｌ Ⅲ谱线４４７．９９ ｎｍ（４ｆ２Ｆ７／２－５ｇ２Ｇ９／２） 跃迁的几率约为（１０．４±０．８）ｘ１０８ ｓ－１     

Al原子特征辐射量子解释

根据激光诱导Al等离子体中AlI396．15nm特征辐射的时间分布,利用暂稳态假说,对我们的实验现象进行了量子解释。暂稳态处于原子基态和激发态之间,从原子能级考虑,暂稳态的原能级与激发态能级相同。暂稳态是原子存储能量的重要方式之一,暂稳态假说能全面、合理解释我们的实验现象。     

预制孔穴对激光诱导等离子体辐射的增强作用

通过在样品表面上预制孔穴的方法,研究了激光诱导等离子体辐射的增强效应.实验过程中,采用高能量钕玻璃脉冲激光器(1064nm,6J,0.7ms)烧蚀土壤样品.在预制小孔参数分别为0.8mm、1.0mm、1.2mm直径和0.8mm、1.0mm、1.2mm深度的条件下,测量了激光诱导等离子体的光谱强度和信背比.实验结果表明,利用小孔对激光等离子体的约束作用,明显地增强了等离子体的辐射强度.实验确定的优化条件是,预制0.8mm直径和1.0mm深度孔穴,采集第二个脉冲激发的等离子体辐射,可以获得较高质量的激光光谱.     

激光烧蚀溅射Al靶产生的Al离子的空间角分布

分别测定了紫外激光烧蚀Ａｌ表面溅射Ａｌ正离子的总离子空间角分布和离子平动能分辨的离子空间角分布。对紫外激光烧蚀Ａｌ表面溅射产生的两组具有不同最可几率平动能离子，平动能较大的离子为垂直靶面前向散射，平动能较小的离子为余弦分布。本文还讨论了产生两种不同角分布的机理。     

高气压Ar对激光诱导Al等离子体辐射特性的影响

用高能量钕玻璃激光器(0~25J)烧蚀Al靶产生等离子体。实验中测量了Ar气气压在0.1~1.0MPa范围内,等离子体发射光谱的谱线强度、半宽度、信背比以及等离子体的电子温度和电子密度随气压的变化。结果表明,随着环境气体压强的升高,等离子体的空间体积被压缩,电子温度和电子密度增大,辐射强度有明显的增强。     

Laser-induced breakdown spectroscopy characterization of Al in different matrix

Some experimental investigations were carried out with the samples of metal Al and AlCl3 solutions. It is found that the spectrum varies with the change of experimental setup parameters both in Al bulk material and AlCl3 solutions. The temporal evolution properties and the affection of incident laser energy on the laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) signals were also discussed. The lifetime of laser induced plasma in AlCl3 solutions is found to be about 30 ns which is much shorter than in solid materials. Compared with the solid samples, the Al LIBS signals in AlCl3 solutions require higher laser energy. Under the optimized conditions, the detection limit of Al in AlCl3 solution was determined to be around 1000 ppm for the system we used.     

Multiphoton stimulated Compton laser

When Compton backscattering (head to head collisions) arises between a relativistic electron beam and one of two intense counterpropagating laser beams, electrons are mainly scattered by the laser beam from the reverse direction and can hardly interact with the other laser beam propagating in the same direction. Thus, the interaction of electrons with the latter laser beam, which induces stimulated Compton scattering, can be treated as a perturbation. With perturbation theory, we calculate the probability of stimulated emission and absorption of the photons by electrons in two intense counterpropagating laser beams. The results demonstrate that stimulated emission or absorption is significant only if the momenta of photons and the energy of the electron satisfy certain condition. We also formulate the gain coefficient of the multiphoton stimulated Compton laser, which is sensitive to the intensity of the pumping laser and the energy spread of the electron beam     

激光诱导Al等离子体发射光谱分析

激光诱导等离子体技术长期以来都是研究激光与物质相互作用的重要课题。研究并设计了激光诱导等离子体实验系统,应用Nd:YAG激光器诱导Al样品产生等离子体,获得了不同能量下的Al等离子体发射光谱,分析了Al样品中所含元素种类以及谱线强度与激光能量之间的变化关系。实验结果表明,Al样品中含有Fe、Mg元素,随着激光能量的增大,谱线强度明显增大。     

ZnSe为发光层的蓝绿光薄膜电致发光器件的发光性能

采用具有电子加速能力的Si02代替传统夹层结构中的绝缘层,利用电子束蒸发的方法制备了结构为ITO/SiO2/ZnSe/SiO2/Al的电致发光器件,观察到了传统夹层结构所没有的ZnSe层电致发光.测量了器件的电致发光光谱及总发光强度随着驱动电压及驱动频率的变化关系.讨论了器件的发光机理,认为是初电子经过SiO2层加速,获得较高能量,然后碰撞ZnSe分子,将其价带的电子激发到导带,再跃迁回价带或缺陷能级与空穴复合发光.由于这种发光方式类似于阴极射线发光,只不过电子在固体中而不是真空中加速,所以称之为固态阴极射线发光.这种机理为实现蓝色电致发光提供了新的途径.     

激光诱导Al等离子体中电子密度和温度的实验研究

激光烧蚀等离子体在微量元素分析方面有着重要的应用背景，而缓冲气体的种类及压力对激光等离子体的特性有重要影响。报道了以氦气、氩气、氮气和空气作为缓冲气体，实验测定了不同气压下Nd：YAG激光烧蚀Al靶产生的等离子体中的时间分辨发射光谱，利用发射谱线的Stark展宽和相对强度计算了等离子体中的电子密度和温度，得到了在不同缓冲气体中激光诱导Al等离子体的电子密度随延时、气压的演化规律，同时得到了电子温度的时间演化特性。实验结果表明，电子密度的数量级约为10^17cm^-3，电子温度测量值约为10000K，二者都是在激光脉冲后随时间快速衰减，直到4μs以后达到一个较低的水平并缓慢变化，其中以氩气作为缓冲气体时等离子体中的电子密度最大。     

高频率皮秒激光微加工石英衬底铝膜效率

采用重复频率100 kHz下,输出功率为3.7 W的532 nm Nd:YAG皮秒激光器对石英衬底微米量级的铝膜进行了烧蚀,研究了脉宽为10 ps的激光单脉冲能量密度对烧蚀效率、光斑耦合率对烧蚀图形以及重复加工次数对加工精度的影响。单脉冲激光烧蚀实验证实,皮秒激光烧蚀铝膜可分为高能量密度烧蚀与低能量密度烧蚀两个区域。光斑耦合率对烧蚀深度影响较大,不易从理论角度控制烧蚀效率。为提高加工精度与验证求解烧蚀率的准确性,提出重复多次加工的方法。对比了高斯线性法与高斯线性修正法的求解烧蚀率的结果,证明了高斯线性修正法在扫描激光精细加工方面的优越性。利用高斯线性修正法求得的烧蚀效率,模拟了激光在不同光斑耦合率下烧蚀微槽的三维轮廓图。     

Structural study of an Al73Ni22Fe5 decagonal quasicrystal by high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy

A water-quenched Al73Ni22Fe5 decagonal quasicrystal was investigated by the selected-area electron diffraction, convergent-beam electron diffraction and high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscope methods. The alloy shows very sharp spots and nearly no diffuse scattering in the diffraction patterns, belongs to centrosymmetric space group P10(5)/mmc and is constructed almost by one type of 2 nm diameter atom cluster having mirror symmetry with a highly quasicrystalline order arrangement. Although a small number of 2 nm atom clusters having five-fold symmetry exists, which are similar to those observed in melt-quenched Al70Ni15Fe15, the structure of Al73Ni22Fe5 is considered to basically be the same as that of water-quenched Al72Ni20Co8, which is constructed only by mirror symmetry clusters arranged with a very high quasiperiodicity. The number of valence electrons per atom (e/a) of the present alloy (1.92) is very close to that of Al72Ni20Co8 (1.90), but differs from those of phases constructed by only the five-fold symmetry clusters. This implies that these alloys are Hume-Rothery electron compounds, whose structures are determined primarily by e/a value.