激光诱导Al等离子体发射光谱的研究

激光诱导Al等离子体发射光谱的研究

论文摘要

通过测定无外加电场和有外加电场两种情况下的激光诱导Al等离子体空间分辨发射光谱,得到了发射光谱强度和谱线展宽的演化特性,并由此研究了电子密度随空间距离和外加电压的变化规律。此外,还探讨了激光脉冲能量的变化对发射光谱强度和谱线展宽的影响。主要内容有:(1)激光诱导Al等离子体的电子密度用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,分析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。(2)外加电场对激光诱导Al等离子体发射光谱的影响在低压环境下,用Nd:YAG脉冲激光器产生的1.06μm激光烧蚀金属Al靶获得等离子体,观测了在外加电场下其空间分辨发射光谱,并由此分析了谱线强度、谱线展宽随外加电压的变化情况。结果发现:原子谱线强度及展宽均随外加电压的增大明显增大,而离子谱线受外加电压的影响较小。分析推断:外加电场使非稳态等离子体中的电子作定向运动,加剧电子与原子之间的碰撞是上述结果的主要原因。此外,还讨论了外加电场对等离子体中电子密度的影响。

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 激光等离子光谱的应用
  • 1.3 激光等离子体的研究现状
  • 1.4 本论文的主要研究内容
  • 参考文献
  • 第二章 激光等离子体基本理论概述
  • 2.1 激光等离子体的形成机制
  • 2.2 激光等离子体的重要假设—局部热平衡模型
  • 2.3 激光等离子体发射光谱的特性及光学光谱诊断
  • 2.4 激光等离子体的光谱线型及展宽机制
  • 2.5 激光等离子体电子密度的测定
  • 参考文献
  • 第三章 实验仪器简介
  • 3.1 真空系统
  • 3.2 激光烧蚀源
  • 3.3 光谱测量系统
  • 参考文献
  • 第四章 激光Al等离子体的电子密度
  • 4.1 实验装置
  • 4.2 实验结果及讨论
  • 4.3 结论
  • 参考文献
  • 第五章 外加电场对激光诱导Al等离子体发射光谱的影响
  • 5.1 实验装置
  • 5.2 实验结果及讨论
  • 5.3 结论
  • 参考文献
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 本论文的主要研究工作和结论
  • 6.2 前景展望
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表和参与完成的研究论文目录
  • 相关论文文献

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