近二十年来，起源于惯性约束核聚变项目(ICF)发展起来的强脉冲离子束技术(IPIB—IntensePulsedIonBeam)在表面强化和薄膜制备等领域发展极为迅速。然而，相对于其在工业应用方面的迅猛发展，其物理过程的研究则显得非常的滞后。利用强脉冲离子束产生的烧蚀等离子体是IPIB技术应用的一个重要方向，主要应用于制备薄膜工艺和超细纳米粉末的合成等领域。因此，从实验和理论两方面来研究烧蚀等离子体的物理特性，对于揭示烧蚀等离子体制备薄膜工艺过程的微观机制，提供理论和实验上的依据，为进一步发展烧蚀等离子体制备薄膜技术奠定了基础。 针对强脉冲离子束(IPIB)与固体靶相互作用产生烧蚀等离子体的快速剧烈变化过程，本文首次采用发射光谱法来研究烧蚀等离子体的特性。这种方法的优点是，既利用了光学测量系统的快速响应时间和极高的灵敏度等特点，又避免了强脉冲离子束放电信号在用常规电学诊断手段时产生强烈干扰的麻烦。因此，选择发射光谱法来诊断烧蚀等离子体的特性是一种简便、可靠的方法。在实验中所测得到的光谱线形，代表所测成分粒子的粒子数密度，因此，光谱线形强度随时间的积分则是该成分粒子的总数。通过这种方法，我们半定量的计算出IPIB烧蚀聚乙烯靶产生的等离子体中各种成分粒子的相对密度值，并探讨其在薄膜制备方面的利弊。利用这种方法测量烧蚀等离子体的寿命和相对密度，为发展烧蚀等离子体辅助化学气相沉积薄膜工艺的进一步发展奠定了基础。实验中得到：在烧蚀等离子体中，对于特定波长的谱线所对应的成分所作的时间分辨的发射光谱可以描述烧蚀等离子体的动力学特征和扩散的物理过程；烧蚀等离子体由于IPIB与聚乙烯靶相互作用而产生在靶的近表面，而后由于靶的反冲作用，垂直靶表面向外扩散，形成的时刻大约为IPIB脉冲后30μs；烧蚀等离子体的持续时间也就是寿命约为30μs；形成时间可以从上述任意成分的特征谱线中得到，而持续时间则只能从所有产物成分的谱线估算得到；实验中测量所得到的光谱线强度波形，被认为是这种特征谱线成分总的粒子数。这可以半定量的表明这种成分粒子的数密度；IPIB辐照聚乙烯靶形成的烧蚀等离子体成分比较复杂，但是主要只包含C和H两种元素，我们设想烧蚀等离子体中含有H、C、C+、C2+、C2和CH等成分，对于他们的特征光谱线强度，分别进行定量分析，计算出他们之间相对密度的比值；虽然离子束中40％是碳离子，且聚乙烯中碳的含量很高，然而，所产生的烧蚀等离子体中较多的C2含量并不利于含碳薄膜的制备。 面对IPIB技术在制备薄膜工艺和超细纳米粉末等领域的迅猛发展，对于烧蚀等离子体的特性研究就显得尤为重要。尤其是等离子体的扩散速度对薄膜的生长速率和质量起着决定的影响，本文利用发射光谱的空间分辨，精确的计算出烧蚀等离子体中各种成分粒子的扩散速度，并且估算出烧蚀等离子体的整体扩散速度。相对于其他诊断方法，如快速照相机连续拍照等方法给出了更为精确的结果，并为进一步发展IPIB制备薄膜技术，提供实验依据。结果表明：当TMEP-Ⅱ加速器产生的IPIB与聚乙烯靶相互作用产生出烧蚀等离子体，等离子体中的所有成分都以一个速度在真空中扩散。通过光学测量方法得到烧蚀等离子体的整体速度沿着靶的法线方向向外大约为1000m/s，这个结果是在加速器的工作参数为如下条件时获得的：一个IPIB脉冲的平均能量密度约为4J/cm2，单脉冲总能量约为12J，脉冲宽度约为70ns。这种方法测量速度的相对误差小于10％。 为了从微观上揭示烧蚀等离子体的物理特性，我们建立了一个数学物理模型，来描述烧蚀等离子体的扩散行为。用计算机模拟的方法，给出微观的物理图象，结果与实验上所观测到的现象符合的较好。为继续研究烧蚀等离子体的应用提供理论依据。我们在研究过程中，建立了随时间变化的烧蚀等离子体扩散的流体力学方程，描述了烧蚀等离子体的各项物理参数的时空演化，发现密度和速度的最大值并没有出现在等离子体源处，而是某一时刻，远离靶表面的某一位置。按照烧蚀等离子体的产生时间和扩散时间，分段给出初始条件和边界条件，能够很好的模拟出烧蚀等离子体扩散和发展的变化，与实验结果符合的很好。建立的模型适用于IPIB轰击任何固体靶的物理过程，调整计算参数能够实现不同束流密度条件下，同样可以给出烧蚀等离子体的时空演化规律。通过模拟可以得到不同成分烧蚀等离子体速度和密度的演化规律，能够为制备不同成分薄膜技术工艺提供相应的理论依据。