基于谱线展宽和线移方法的激光等离子体状态诊断研究

发布时间：2023-10-29 18:02

　　激光等离子体已被广泛应用于EUV光源、水窗生物成像、激光诱导击穿光谱、激光离子源、激光脉冲沉积等诸多领域。激光等离子体状态诊断技术的研究对上述领域的技术发展和应用推广起着至关重要的作用。本论文利用高精度的时空分辨光谱测量方法,通过对实验光谱中特征谱线展宽和线移的时空演化行为分析,开展了基于谱线展宽和线移方法的激光等离子体状态诊断研究,具体工作如下:一、对激光等离子体谱线宏观上表现出的展宽和线移现象的成因做了解释。着重讨论了激光等离子体中谱线的主导展宽机制—Stark展宽,对适用于计算原子和一次离化离子谱线的Stark展宽半经验公式、适用于更高电荷态离子谱线的修正的半经验公式做了详细说明。同时对其他展宽机制的成因,计算方法和对谱线轮廓的贡献进行了介绍。并对Stark效应产生的谱线线移进行了理论计算,获得了Be II和Ca II离子谱线线移随温度的变化规律。二、利用上述的理论方法,通过可见谱仪并结合激光等离子体时空分辨光谱测量装置,获得了激光Al和Si等离子体发射光谱。基于空气环境中Al原子谱线的展宽,诊断了激光Al等离子体在不同延迟时间下的电子密度,获得了该等离子体电子密度的演化规律,并...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 等离子体及其参量表述
    1.2 激光等离子体及其产生过程
        1.2.1 激光等离子体简介
        1.2.2 激光等离子体产生过程介绍
    1.3 激光等离子体的特征及相关应用
    1.4 激光等离子体诊断方法的研究现状和意义
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 诊断方法及其比较
    1.5 本文的研究内容及论文结构安排
第2章 谱线展宽与线移
    2.1 基本原理与分析方法
    2.2 研究现状
    2.3 半经验方法和修正的半经验方法
    2.4 其他的展宽机制
        2.4.1 自然展宽
        2.4.2 Doppler展宽
        2.4.3 仪器展宽
        2.4.4 范德瓦尔斯展宽
        2.4.5 Voigt线型
    2.5 等离子体电子温度
        2.5.1 局域热力学平衡(LTE)
        2.5.2 Boltzmann法
        2.5.3 Saha-Boltzmann法
    2.6 谱线线移
    2.7 小结
第3章 实验装置与方案设计
    3.1 实验装置搭建
    3.2 激光器及激光能量测量系统
        3.2.1 激光器
        3.2.2 激光能量计
    3.3 光谱测量系统
        3.3.1 光栅光谱仪
        3.3.2 掠入射真空极紫外光谱仪
        3.3.3 ICCD探测器
    3.4 时间分辨测量
    3.5 空间分辨测量
    3.6 靶面二维移动系统
    3.7 靶面平整度测试
    3.8 谱线展宽和线移测量
    3.9 小结
第4章 可见波段谱线展宽和线移分析
    4.1 激光Al等离子体原子谱线分析及其状态诊断
        4.1.1 实验装置及光谱测量
        4.1.2 实验结果分析
    4.2 激光Si等离子体高电荷态离子谱线研究及其状态参数诊断
        4.2.1 激光Si等离子体时空分辨光谱测量
        4.2.2 电子温度诊断
        4.2.3 电子密度诊断
        4.2.4 LTE的有效性检验
    4.3 小结
第5章 基于EUV波段谱线展宽的激光等离子体电子密度诊断
    5.1 实验装置
    5.2 实验结果分析
    5.3 小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3858584