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《第五届全国原子光谱及相关技术学术会议摘要集》2018年
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激光诱导铝等离子体中原子和离子组分膨胀特性研究

林芷伊  简俊涛  王小华  杭纬  
【摘要】:LIP作为一种光谱发射源,存在着瞬态行为~([1]),等离子体的时间演化规律与它的形态及其空间不均匀性相关~([2]),因此深入理解等离子体动力学和膨胀动力学对于优化等离子体作为光谱发射源的使用至关重要。本实验以纳秒激光诱导铝等离子体为研究对象,使用配有em ICCD检测器(型号PM4-512-EM-RB-FG-18-P43,Princeton Instrument)的C-T型三光栅单色仪(焦距300 mm,型号ARC-SP-2356,Princeton Instrument),采用Nd:YAG激光器(型号NL303G,EKSPLA)产生波长为532 nm的纳秒激光剥蚀纯铝金属样品(99.99%,New Metal Materials Technology,China)形成等离子体。得到铝等离子体中Al I(396.1 nm)、Al II(466.3nm)、Al Ⅲ(447.9 nm)的光谱分辨图像,并研究其膨胀特性,实现了离子体中各组分羽流膨胀特性时空诊断。结果表明,等离子体真空膨胀速度约为104 m·s-1量级,离子平均速度高于原子粒子,价态越高速度越大,可解释为激光作用初期,热电子获得能量后以超越等离子体组分粒子的速度逃逸至羽流前端,形成静电势垒对带电粒子产生加速作用,价态越高,库仑作用越明显,而较大的速度也导致离子倾向于沿样品法线方向发射,分布更窄。环境气压逐渐增大时,各研究组分运动状态与在高真空度下时有明显区别。在气压大于1 Pa后,等离子体与环境气体发生相互渗透,膨胀前端出现的晕影,产生扰动,发生束缚缓速.且等离子羽因气压增大而缩、与背景气体的碰撞概率增加,使得羽流发射强度加强,等离子体的寿命随之延长。

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