激光等離子體中原子的激發(fā)和輻射過(guò)程研究.pdf

1、Maker等人于1963年最早提出激光誘導(dǎo)擊穿光譜的概念。近年來(lái)，激光等離子體物理學(xué)已經(jīng)成為一門(mén)新興的科學(xué)并取得了迅猛的發(fā)展。激光發(fā)射譜作為激光與物質(zhì)相互作用的重要研究工具，對(duì)工業(yè)方面的應(yīng)用，薄膜制備，重金屬和土壤成分的測(cè)定等方面的應(yīng)用都起著非常重要的作用。激光等離子體作為重要的光譜分析手段，由于它具有獨(dú)特的多功能性，非接觸式的快速插入檢測(cè)功能以及能夠適應(yīng)各種實(shí)際變化問(wèn)題的特殊要求等方面的特點(diǎn)。
　　(1)激光誘導(dǎo)擊穿光譜一個(gè)重要

2、的作用就是它能夠反映激光等離子體的特點(diǎn)。通過(guò)輻射的光譜我們可以獲得等離子體的重要參數(shù)，例如，電子溫度，電子密度等。因?yàn)榈入x子體的特征譜線和連續(xù)譜線依賴于這些重要的參數(shù)，通過(guò)改變條件提高等離子體應(yīng)用的重要性表現(xiàn)的就比較明顯。本文工作就是通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件，具體來(lái)說(shuō)是通過(guò)改變透鏡距靶之間的距離來(lái)研究激光等離子體發(fā)射譜的激發(fā)和輻射特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外通過(guò)改變這一條件來(lái)研究等離子體特點(diǎn)的工作還很少。在這篇文章中，我們選擇鉛(Pb)作為靶材，本文首先對(duì)Pb

3、激光等離子體進(jìn)行了光譜診斷，當(dāng)?shù)入x子體為光學(xué)薄等離子體時(shí)，我們對(duì)等離子體的電子密度、電子溫度和譜線強(qiáng)度進(jìn)行了診斷。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到，發(fā)射譜譜線的最大強(qiáng)度值出現(xiàn)在透鏡距靶之間的距離為6.1cm處，然而最大的電子密度值出現(xiàn)在5.8cm這個(gè)位置處。當(dāng)?shù)入x子體為光學(xué)厚時(shí)，我們對(duì)等離子體的自吸收情況進(jìn)行了分析。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)透鏡距靶之間的距離大于透鏡的焦距時(shí)，所有的位置均出現(xiàn)了自吸收現(xiàn)象，這種現(xiàn)象我們認(rèn)為是由于空氣等離子體對(duì)Pb等離子體產(chǎn)生影響的結(jié)果

4、。在研究過(guò)程中，取得了一些創(chuàng)新性的成果。本論文研究的主要內(nèi)容和結(jié)果如下:研究了Pb I激光等離子體輻射機(jī)制及光譜強(qiáng)度隨時(shí)間的演化特性，發(fā)現(xiàn)連續(xù)譜強(qiáng)度和特征譜線的強(qiáng)度都是隨延遲時(shí)間呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，我們認(rèn)為這是由于連續(xù)光譜的發(fā)射機(jī)制是軔致輻射和復(fù)合輻射綜合的結(jié)果。激光等離子體的消失過(guò)程并不僅僅是一個(gè)能量耗散的過(guò)程，而且還存在著能量的交換，即對(duì)另一些原子的再激發(fā)，特征譜的發(fā)射機(jī)制主要是碰撞激發(fā)，特別是高能電子的碰撞激發(fā)。
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5、1)由理論分析和對(duì)激光等離子體譜線的Gauss及Lorentz擬合可知，激光等離子體的展寬機(jī)制主要是Stark展寬。我們用鉛原子譜線PbⅠ373.995 nm的半高全寬。計(jì)算了等離子體的電子密度，得到電子密度隨時(shí)間的延遲逐漸減小，最大電子密度值出現(xiàn)在5.8cm這個(gè)位置處。
　　(2)等離子體為光學(xué)厚時(shí)出現(xiàn)自吸收現(xiàn)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)透鏡到靶之間的距離發(fā)生改變時(shí)對(duì)自吸收現(xiàn)象有影響，靶材離焦點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)自吸收現(xiàn)象明顯，并且當(dāng)靶材位于焦點(diǎn)之