激光诱导镍等离子体发射光谱Stark展宽和电子密度的空间分辨特性

在大气环境下利用脉冲Nd:YAG激光532nm输出烧蚀Ni靶,产生了激光等离子体。在350-600nm波长范围内测定了激光诱导等离子体中Ni原子的空间分辨发射光谱。得到了385.83nm发射光谱线的Stark展宽及其随径向的变化特性。由发射光谱线的强度和Stark展宽计算了等离子体电子密度,并讨论了激光等离子体的空间演化特性。结果表明,在沿激光束方向上,当距离靶表面0-2.5mm范围内变化时,谱线的Stark展宽、线移和电子密度都随距靶面距离的增大而先增大,在离靶面约1.25mm处时达到最大值,之后随距离的进一步增大而减小;电子密度在0.1-3.0 1016cm-3范围内变化。     

气压对激光诱导Al等离子体温度的影响

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等离子体的时 空分辨信息。用Ar 气作保护气体,记录了100kPa 、10kPa 、1kPa 、0. 1kPa 气压下的时空分辨谱。借助Ar + 离子丰富的特征谱线,计算等离子体电子温度,从而估算Al 等离子体的温度。结果发现:10kPa 气压下,Ar + 离子辐射相对较强,谱线最清晰,最有利于电子温度的计算;气压降低时,Ar + 离子辐射减弱,但0. 1kPa 时仍采集到清晰的Ar + 离子辐射;100kPa 气压下,Ar + 离子辐射很弱,不能计算电子温度;气压对Ar + 离子辐射影响很大,但对等离子体离子辐射时期的温度影响不大,后三种气压下的估算温度大约都是20000K。     

激光烧蚀硅所生成的等离子体发射光谱特性

报道由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硅靶所产生的等离子体发射光谱的研究结果。当作用在硅靶表面的功率密度为９．３×１０９Ｗ／ｃｍ２时，测定了等离子体在２００～８８０ｎｍ波长范围内的时间分辨发射光谱。估计了等离子体点燃的时间，测定了等离子体中硅原子的推进速度，讨论了等离子体中Ｎ＋离子产生的原因。通过测量等离子体辐射谱线的半高宽随延迟时间的变化．得到等离子体中电子密度随时间的延迟近似地以ｅｘｐ（－ｔ１／２）的关系衰减。     

Ar 辅助Al 等离子体辐射谱分析

Nd∶YAG脉冲激光聚焦到Al 靶表面,烧蚀Al 靶,产生Al 等离子体。用Ar 气作保护气 时,将诱发Ar 气电离,产生丰富的Ar + 离子辐射。文中根据Ar + 离子辐射信息,分析了Ar Ⅱ385. 06nm、Ar Ⅱ386. 85nm、Ar Ⅱ404. 29nm等三条谱线的时间分辨行为,计算了Al 等离子体离子辐射时期的电子温度;估算了特征辐射时期的电子密度。结果发现:在Al 等离子体离子辐射时期,电子温度约1. 2～1. 9eV ,随延迟时间增加,单调递减;在特征辐射时期,电子密度大约是2 ×1018 cm- 3 。     

激光引发的等离子体光谱法(LIPS):等离子体辐射空间不均匀性的影响

在可见光区域内研究激光引发的等离子体光谱法(LIPS).发现不同靶材产生的等离子体的空间形状和发光颜色不一样,而且不管激光以多大角度入射于靶,产生的等离子体都垂直于靶面向外辐射.不同靶材产生的等离子体谱线分析的最佳位置与待分析元素的原子量有关,放置在最佳位置时可以得到信噪比高的待测元素的辐射谱.此外在混合物靶材引发的等离子体中还发现ArI离子的特征谱线,如在紫铜和镀Zn的Fe中发现578.352m的ArI离子特征谱线,而在黄铜中发现578.155m的ArI离子特征谱线.     

金属表面激光烧蚀的发射光谱分析

时间和空间分辨发射光谱方法被用来研究短脉冲（５ｎｓ）激光烧蚀钛靶过程中产生的等离子体羽。通过测量其中钛原子和离子的发射光谱，计算了等离子体羽的膨胀速度，讨论了钛原子和一价离子密度的时间分布和时间演化以及激光参数的影响。     

激光烧蚀Al靶诱导的环境气体电离轴向分布

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作环境气体,压强固定在10kPa。利用时空分辨技术,采集了垂直于靶面方向上,即等离子体轴向,离靶面0．1mm,0.5mm,1.0mm,1.5mm,2.0mm位置处等离子发光光谱。基于各点Ar^2 辐射时间分布,详细分析了Ar^ 辐射轴向分布规律,并对这种分布机制进行了简单的讨论。     

Ar 辅助Al 等离子体辐射谱分析

Nd∶YAG脉冲激光聚焦到Al靶表面,烧蚀Al靶,产生Al等离子体。用Ar气作保护气时,将诱发Ar气电离,产生丰富的Ar 离子辐射。文中根据Ar 离子辐射信息,分析了ArⅡ385.06nm、ArⅡ386.85nm、ArⅡ404.29nm等三条谱线的时间分辨行为,计算了Al等离子体离子辐射时期的电子温度;估算了特征辐射时期的电子密度。结果发现:在Al等离子体离子辐射时期,电子温度约1.2～1.9eV,随延迟时间增加,单调递减;在特征辐射时期,电子密度大约是2×1018cm-3。     

激光诱导钢靶等离子体时间分辨光谱特性研究

为了改善激光诱导击穿光谱质量,使用具有时间分辨功能的光谱仪采集激光诱导钢靶等离子体光谱,研究了钢靶等离子体辐射光谱随延迟时间的变化特性。结果表明,光谱强度和背景强度随延时皆呈指数衰减,原子谱线强度在前4μs内衰减更快但寿命较长,离子谱线存在寿命较短;采集延时对不同谱线的信噪比影响不同,Mn I403.08nm、Cr I 428.97nm、CrⅡ458.82nm、Fe I 430.79nm和FeⅡ503.57nm谱线得到的最佳延时分别为8,2,0,2,4μs。采用双线法和Boltzmann曲线法计算等离子体温度、Saha-Boltzmann方程计算电子密度,验证了在0~10μs范围内采集到的光谱信号满足局部热平衡状态。     

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。     

纳秒/皮秒双束激光联合驱动双层靶的γ辐射特性

基于神光Ⅱ升级装置,研究了纳秒/皮秒双束激光联合驱动双层靶的伽马(γ)辐射特征。利用ns束激光与CH薄膜靶相互作用,产生大尺度近临界密度等离子体,然后将ps束激光作用在该等离子体上,产生高能电子,高能电子穿过2 mm厚的Au靶,通过轫致辐射产生γ射线。对不同方向的γ辐射能谱和靶室外的γ辐射剂量分布进行实验测量,发现γ辐射集中在激光前冲方向,具有较小的发散角,而且在该方向上高能段的γ辐射较强。这说明双层靶的设计可以提高ps束激光与等离子体的能量耦合效率,提高高能电子温度,增加高能电子数目,有利于高能段γ辐射在ps束激光的前冲方向集中。另外,在靶室外距离靶点1.25 m处测到的50 keV以上γ辐射的单发次最大剂量为277 μGy。本研究结果对γ辐射的防护和应用具有参考价值。     

研究原子速度分布和碰撞过程的激光光谱学

通常从观察原子和离子谱线的多普勒宽度来测定原子和离子的温度。本文的目的是指出激光光谱学能更详细地提供测量原子和离子速度分布的各种方法。现今，激光光谱学已发展到能灵敏地探测选态原子、分子和离子。谱线线型能以很高的精度来进行测量,非线性激光光谱学,诸如饱和光谱学、双共振光谱学、偏振光谱学等能用于探测那些唯一沿激光光束方向速度为零或是速度分量是非常小的原子。而且，原子与两个或三个空间分立的激光束的相互作用产生的非线性反应能使我们测定二维或三维空间中的原子速度分布。     

激光诱导紫铜等离子体过程中的逆韧制辐射效应

为了研究激光等离子体相互作用过程中逆韧制辐射效应,用1064nm Nd:YAG激光器诱导产生紫铜等离子体,建立3条铜原子谱线的Boltzmann图,计算得到紫铜等离子体的电子温度为6902K。通过测量铜原子谱线324.75nm的Stark展宽,计算得到紫铜等离子体的电子密度为3.6×1017cm-3;基于铜等离子体的特征参量,得到紫铜等离子体的逆韧制辐射系数是0.021cm-1。结果表明,该光谱分析方法可以在避免对等离子体产生扰动的情况下,得到等离子体的特征参量。     

激光诱导Al等离子体中电子密度的实验研究

用Nd:YAG脉冲激光器产生的1.06μm激光,在低压环境下烧蚀金属Al靶获得等离子体,并观测其空间分辨发射光谱;利用AlⅠ的两条发射谱线的Stark展宽计算了Al等离子体电子密度,研究了电子密度随空间的演化规律。结果发现:在靶面附近电子密度达到最大值,随着离靶面距离的增加,电子密度逐渐减小,从微观物理机制的分析推断:激光诱导等离子体的复合辐射是电子密度减少的主要原因。另外,还探讨了激光能量的变化对等离子体电子密度的影响。     

不同角度激光打靶下的光谱结构研究

通过分析不同角度激光打靶条件下等离子体的辐射特性,发现在相同激光辐照功率密度下,激光垂直辐照等离子体产生铝的LPX强度要比激光斜入射辐照时明显增强,其中类氢离子跃迁线强度增长最为明显。实验结果还表明,激光斜入射辐照时LPX源沿靶面法线方向的尺寸变大,谐线变宽。     

激光诱导Al等离子体的时间分辨光谱

用YAG脉冲1.06μm激光,在高真空轰下击A1靶,观测到AlⅠ,AlⅡ和AlⅢ等离子体的若干谱线.利用快速脉冲发生器和光学多道分析仪(OMA),对激光脉冲和等离子体谱线的时间分辨特性进行了比较和测量.在激光脉冲作用期间均会产生连续的辐射谱.在激光能量较小时,等离子体谱线峰值在激光脉冲峰值后延迟一定时间出现,而在激光能量较大时,谱线峰值在激光脉冲期间产生.     

Ar气下激光诱导Cu等离子体电子温度的实验研究

本文从实验上研究了Ar气下激光诱导Cu等离子体的空间分辨发射光谱.在局部热力学平衡(LTE)条件下,根据谱线的相对强度,得到了等离子体的电子温度在104K以上.研究了原子发射谱线强度、电子温度随空间变化的规律.结果表明,通过Cu(Ⅰ)和Ar(Ⅱ)得到的等离子体电子温度随着空间距离的增加都呈下降趋势,具有相同的变化规律.据此,我们可以通过测量背景气体的电子温度来近似判断近靶面未知谱线等离子体的电子温度.     

激光等离子体X射线辐射的分谱带研究

等离子体亚千电子伏波段的光谱学,是直接与激光核聚变、短波长激光等前沿学科相关的重要课题。本文研究了1.06μm激光等离子体X射线辐射的基本特点,给出了K,L,M,N,O谱带辐射随激光能量和原子系数的变化关系。实验是在上海采机所六路激光装置上完成的,激光波长为1.06μm,脉宽为300ps,靶面强度为～14~(14)Wcm~(-2)。采用了自由支撑的透射式光栅谱仪作为光谱分辨元件5F医用胶片为记录元件。透射式光栅     

不同空间约束壁数对激光诱导铜击穿光谱的影响

提高激光诱导击穿光谱(LIBS)的信号强度是提高LIBS探测灵敏度的重要途径。本文以铜靶为烧蚀样品,研究了大气环境中不同空间约束壁数(0、2、3、4)和圆柱形约束壁对激光诱导Cu等离子体光谱的影响,并通过Boltzmann图方法测量了等离子体的电子温度。实验结果表明：当使用约束壁约束Cu等离子体时,Cu原子谱线强度、信背比和电子温度均比不存在约束时明显提高;随着腔体约束壁数增加,Cu原子谱线强度、信背比和电子温度逐渐提高;当腔体约束壁为圆柱形时,Cu原子谱线强度、信背比和电子温度最高。空间约束壁为圆柱形壁时空间约束对等离子体的约束效果最好,光谱信号最优。     

CD2激光等离子体中中子的产生

用激光辐射加热含有氘离子的等离子体时,可利用微微秒和毫微秒脉冲,目前已成功地测量到中子。这些实验不仅加热方式不同（热传导方式和气体动力学方式),而且靶的化学成分也不同。