| 激光诱导击穿锌等离子体的空间膨胀特性及能量依赖关系的研究 |
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| 引用本文： | 卢芳琴,姜效玺,张小兵,王捷.激光诱导击穿锌等离子体的空间膨胀特性及能量依赖关系的研究[J].光电子．激光,2020,31(12):1313-1319. |
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| 作者姓名： | 卢芳琴 姜效玺 张小兵 王捷 |
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| 作者单位： | 中铁西北科学研究院有限公司,兰州 730000 ;石窟寺文物保护工程技术集成与应用研 究国家文物局重点科研基地,兰州 730000 ;甘肃省岩土文物保护特种工程技术研究中心, 兰州 730000,中铁西北科学研究院有限公司,兰州 730000 ;石窟寺文物保护工程技术集成与应用研 究国家文物局重点科研基地,兰州 730000 ;甘肃省岩土文物保护特种工程技术研究中心, 兰州 730000,中铁西北科学研究院有限公司,兰州 730000 ;石窟寺文物保护工程技术集成与应用研 究国家文物局重点科研基地,兰州 730000 ;甘肃省岩土文物保护特种工程技术研究中心, 兰州 730000,中铁西北科学研究院有限公司,兰州 730000 ;石窟寺文物保护工程技术集成与应用研 究国家文物局重点科研基地,兰州 730000 ;甘肃省岩土文物保护特种工程技术研究中心, 兰州 730000 |
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| 基金项目： | 中铁科学研究院研究项目(2018-KJ005-Z005-XB)资助项目 (1.中铁西北科学研究院有限公司,兰州 730000; 2.石窟寺文物保护工程技术集成与应用研究国家文物局重点科研基地,兰州 730000; 3.甘肃省岩土文物保护特种工程技术研究中心, 兰州 730000) |
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| 摘 要： | 本文通过激光诱导击穿光谱技术研究了锌等离子 体在空间膨胀时其特性的演化,并研 究了等离子体产生对激光脉冲能量的依赖关系。在大气环境下将脉冲激光聚焦于锌金属靶表 面烧蚀并产生等离子体,采集等离子体膨胀方向不同距离处的时间分辨荧光光谱,确定等离 子体的电子温度及电子数密度参数,研究等离子体特性随空间膨胀距离及时间的演化关系。 然后改变激光脉冲能量,采集特定位置的锌等离子体荧光光谱,确定等离子体特征参数及其 时间演化特性对激光脉冲能量的依赖关系,研究激光脉冲能量对等离子体形成的影响。结果 表明,等离子体形成后其早期膨胀过程为超音速绝热膨胀,随等离子体空间膨胀距离的增加 电子温度先降低后升高,电子数密度先升高后降低。当延迟时间增加至2.2us时,随着空间 距离的增加,电子温度持续下降,电子数密度基本维持不变,此时超音速绝热过程消失。当 激光脉冲能量增加时,锌元素特征谱线强度逐渐饱和,电子数密度增加速率逐渐降低,等离 子体寿命持续增加。当激光脉冲能量低于100 mJ时,电子温度随激光 脉冲能量的增加而快速 上升。当激光脉冲能量高于100 mJ时,电子温度维持在 8500 K上下波动。因此,随着激光脉 冲能量的增加,等离子体屏蔽效应逐渐明显,脉冲激光与锌金属靶相互作用前期产生的等离 子体吸收激光脉冲能量维持自身的存在,最终导致仅有部分激光脉冲能量与金属发生相互作 用,使得谱线强度及电子温度的上升出现阈值。
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| 关 键 词： | 等离子体 激光脉冲能量 电子温度 电子数密度 |
| 收稿时间： | 2020/8/20 0:00:00 |
The study of spatial expansion and energy dependence of laser-induced zinc plas ma |
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| LU Fang-qin,JIANG Xiao-xi,ZHANG Xiao-b ing and WANG Jie.The study of spatial expansion and energy dependence of laser-induced zinc plas ma[J].Journal of Optoelectronics·laser,2020,31(12):1313-1319. |
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| Authors: | LU Fang-qin JIANG Xiao-xi ZHANG Xiao-b ing and WANG Jie |
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| Affiliation: | China Railway Northwest Research Institute Co.Ltd.,Lanzhou 730000 ;Key Scientific Research Base of Research of technology in integration and ap plication of the grottos conservation,State Administration for Cultural Heritag e,Lanzhou 730000 ;Geotechnical Protection and Special Engineering Technology C enter of Gansu Province,Lanzhou 730000,China Railway Northwest Research Institute Co.Ltd.,Lanzhou 730000 ;Key Scientific Research Base of Research of technology in integration and ap plication of the grottos conservation,State Administration for Cultural Heritag e,Lanzhou 730000 ;Geotechnical Protection and Special Engineering Technology C enter of Gansu Province,Lanzhou 730000,China Railway Northwest Research Institute Co.Ltd.,Lanzhou 730000 ;Key Scientific Research Base of Research of technology in integration and ap plication of the grottos conservation,State Administration for Cultural Heritag e,Lanzhou 730000 ;Geotechnical Protection and Special Engineering Technology C enter of Gansu Province,Lanzhou 730000 and China Railway Northwest Research Institute Co.Ltd.,Lanzhou 730000 ;Key Scientific Research Base of Research of technology in integration and ap plication of the grottos conservation,State Administration for Cultural Heritag e,Lanzhou 730000 ;Geotechnical Protection and Special Engineering Technology C enter of Gansu Province,Lanzhou 730000 |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | laser induced plasma laser energy electron temperature electron density |
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