压强对纳秒激光诱导空气等离子体光谱特性的影响

发布时间：2024-11-25 18:30

　　随着人类对未知的探索,在不同环境下开展物质探测难以避免,外太空或高海拔地区的物质分析检测,成为了人们亟需解决的问题。激光诱导击穿光谱技术作为一种非接触、实时且无损的检测手段,被广泛应用于各种极端环境下的物质分析检测中。而环境气体压强对激光诱导等离子体特性有重要影响,所以开展压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性的影响研究是很有必要的,本文基于激光诱导等离子体,获得了空气等离子体光谱及羽体的特性,同时改变环境压强,开展了压强对空气等离子体特性的影响研究。首先我们搭建了激光诱导等离子体实验系统,对影响空气等离子体产生阈值的因素进行分析,获得激光诱导空气等离子体的最佳条件。在获得了稳定且可探测的空气等离子体的基础上,搭建光谱采集系统与羽体采集系统,对空气等离子体光谱及羽体进行采集分析,同时对影响空气等离子体发射光谱和羽体的条件进行探究,找出最适宜的实验条件。最后改变环境压强,探究压强对空气等离子体光谱特性和羽体特性的影响。研究结果表明:在10-100 k Pa空气压强条件下,空气等离子体发射光谱中的线状光谱和连续光谱依赖于气体压强变化,且原子谱线和离子谱线强度随气体压强的变化有明显差别。空气等离子...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要内容
第2章 激光诱导等离子体理论
    2.1 等离子体产生机理
    2.2 等离子体诊断方式
        2.2.1 光学阴影法
        2.2.2 干涉法
        2.2.3 探针法
        2.2.4 光谱法
        2.2.5 高速照相法
    2.3 光谱谱线的展宽机制
        2.3.1 自然展宽
        2.3.2 碰撞展宽
        2.3.3 多普勒展宽
        2.3.4 斯塔克(Stark)展宽
        2.3.5 仪器展宽
    2.4 等离子体物理参数的测量
        2.4.1 等离子体电子密度
        2.4.2 等离子体电子温度
    2.5 本章小结
第3章 空气等离子体产生阈值特性
    3.1 等离子体产生阈值评定方法
    3.2 聚焦透镜角度对空气等离子体产生阈值
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 实验结果分析
    3.3 激光发散角对空气等离子体产生阈值的影响
        3.3.1 实验装置
        3.3.2 实验结果分析
    3.4 环境压强对空气等离子体产生阈值的影响
        3.4.1 实验装置
        3.4.2 环境压强对空气等离子体产生阈值的影响
    3.5 本章小结
第4章 空气等离子体光谱特性
    4.1 实验装置
    4.2 空气等离子体线状光谱指认
    4.3 空气等离子体光谱的时空演化
        4.3.1 空气等离子体光谱的时间分辨光谱
        4.3.2 空气等离子体光谱的角度分布
    4.4 激光能量对空气等离子体光谱特性的影响
    4.5 环境压强对空气等离子体光谱特性的影响
        4.5.1 不同压强下空气等离子体光谱分析
        4.5.2 不同压强下空气等离子体电子密度
        4.5.3 不同压强下空气等离子体电子温度
    4.6 本章小结
第5章 空气等离子体羽体特性
    5.1 实验装置
    5.2 空气等离子体羽体的时间演化
    5.3 激光能量对空气等离子体羽体的影响
    5.4 空气等离子体羽体随环境压强变化情况
    5.5 空气等离子体羽体随聚焦透镜角度变化情况
        5.5.1 实验装置
        5.5.2 实验结果分析
    5.6 空气等离子体羽体不同组分光分析
    5.7 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：4012592