激光诱导Co、Al等离子体动力学的实验研究

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuliangmike
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本论文用Co、Al样品,测定了激光烧蚀等离子体中Co、Al原子的时间和空间分辨的发射光谱,由发射光谱线的强度和Stark展宽计算了等离子体电子温度和电子密度,研究了激光诱导等离子体中电子温度和电子密度的时间和空间演化特性。论文共分六章:   第一章介绍了激光等离子体的基本概念,主要包括激光等离子体的基本性质和特性、常用的激光等离子体诊断手段、激光等离子体光谱的应用和激光诱导等离子体动力学研究进展。   第二章简述了有关激光等离子体的基本理论,主要包括激光等离子体的空间结构、激光等离子体的简化模型、激光等离子体中发射光谱线的加宽、以及激光等离子体电子温度和电子密度的计算方法。   第三章主要研究了激光诱导Co等离子体的电子温度时空演化特性,主要内容有:(1)测定了在距靶面0.9mm处、延时为300ns、波长在380-470nm区域的Co等离子体光谱,并对谱线的能级跃迁进行了归属;(2)实验测定的Co原子384.547nm、387.312nm、389.41nm、454.966nm、456.559nm的发射光谱线的时间演化特性,结果表明在250ns附近谱线强度达到最大值;(3)研究了激光诱导Co等离子体电子温度的时间演化特性。结果表明当延时在100-1000ns范围内变化时,相应的电子温度Te范围为8000K-25000K,在250ns附近达到最大;(4)实验测定了Co原子384.547nm、387.312nm、389.41nm、454.966nm、456.559nm等发射光谱线的空间演化特性。   第四章主要研究了激光诱导Co等离子体电子密度的时空演化特性。主要工作有:   (1)实验测定了不同延时下Co原子384.547nm、387.312nm、389.41nm、454.966nm、456.559nm等发射光谱线的Stark增宽和线移,结果表明谱线的Stark展宽在250ns处达到最大;(2)由实验测定的发射光谱线的Stark增宽和线移,计算得到了不同延时下的电子密度,结果表明等离子体中的电子密度数量级为1017cm-3,当延时在100-1000ns变化时,电子密度的变化范围为0.05×1017cm-3-0.88×1017cm-3;(3)实验测定了不同径向位置处Co元素的384.547nm、387.312nm、389.41nm、454.966nm、456.559nm发射光谱线的Stark展宽;(4)利用实验测定的发射光谱线的Stark增宽和线移,计算得到了不同径向位置处的电子密度。结果表明当距离靶表面0-1.8mm范围内变化时,相应的电子密度ne范围为0.2×1017cm-3-0.9×1017cm-3。   第五章主要研究了激光诱导Al等离子体的电子温度时空演化特性,主要内容有:   (1)测定了在距靶面0.9mm处、延时为300ns、波长在350-480nm区域的Al等离子体发射光谱,并对谱线的能级跃迁进行了归属;(2)实验测定的Al原子390.068nm、394.4nm、396.152nm、454.39nm、466.305nm.的发射光谱线的时间演化特性,结果表明Al原子在300ns附近谱线强度达到最大值;(3)研究了激光诱导Al等离子体电子温度的时间演化特性。结果表明当延时在100-1500ns范围内变化时,相应的电子温度Te范围为6200—32700K,等离子体的电子温度在300ns附近达到最大。   第六章主要研究了激光诱导Al等离子体电子密度的时空演化特性。主要工作有:   (1)实验测定了不同延时下Al原子390.068nm、394.4nm、396.152nm、466.3056nm等4条发射光谱线的Stark增宽和线移,Stark展宽在300ns处达到最大;(2)利用实验测定的不同延时下Al原子发射谱线的Stark增宽和线移,计算得到了不同延时下的电子密度,结果表明等离子体中的电子密度数量级为1017cm-3,当延时在100-1500ns变化时,电子密度的变化范围为0.02×1017cm-3-1.02×1017cm-3;(3)实验测定了不同径向位置处Al元素的390.068nm、394.4nm、396.152nm、466.305nm发射光谱线的Stark展宽;(4)利用实验测定Al原子发射谱线的Stark增宽和线移,计算得到了不同径向位置处的电子密度。结果表明当距离靶表面0-1.8mm范围内变化时,相应的电子密度ne范围为0.28×1017cm-3-0.95×1017cm-3,等离子体中电子密度具有很好的径向对称性。
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