脉冲激光烧蚀法在激光表面处理、薄膜沉积、质谱微量分析、纳米材料制备、半导体材料研究等领域得到许多应用,但这些应用的进一步发展需要对激光-固体相互作用、等离子体羽的形成以及等离子体中的有关物理化学反应过程有进一步的认识。Cu是重要的金属材料,激光烧蚀Cu等离子体基本特征的研究,不论是对等离子体本身规律的认识,还是其他领域的应用都具有重要的价值。本论文采用光谱方法对激光烧蚀产生的Cu等离子体的基本特征进行了实验研究,主要内容有: (a) 空气中激光烧蚀Cu产生等离子体发射光谱的研究 利用Q-开关Nd∶YAG激光器产生的1.06μm、10ns的脉冲激光聚焦在空气中的Cu靶上,观测了激光诱导的Cu等离子体发射光谱。采用不同的激光能量,分析了波长范围为440nm到540nm的空间分辨发射光谱。在局部热力学平衡(LTE)条件近似下,根据谱线的相对强度,得到了等离子体电子温度约在10~4K以上,给出了靶面附近电子温度的空间演化规律,并探讨了N(Ⅱ)500.52nm谱线的谱线强度和半高全宽随激光能量的变化规律。 (b) 不同的激光焦点位置产生的等离子体光谱的空间特性研究 激光烧蚀置于空气中的Cu靶产生等离子体,通过调节透镜与Cu靶的距离,本文观测了激光烧蚀空气产生的空气火花等离子体、激光直接烧蚀铜靶产生Cu等离子体以及空气火花等离子体与Cu等离子体相互作用等不同情况下的激光诱导击穿发射光谱,激光束焦点的位置在分析材料性质的过程中有着重要的影响。