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激光诱导等离子体的互补表征：光学发射光谱法与三极朗缪尔探针法

DOI：10.1109/TPS.2019.2951392 期刊：IEEE Transactions on Plasma Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 本文结合光学发射光谱法（OES）与三探针法（TLP），研究了碳激光等离子体（LPP）中电子密度与温度的时间演化特性。OES虽广泛用于LPP表征，但其有效测量距离受限于靶材近区；相较单探针法，TLP的主要优势在于无需电压扫描即可同步获取电子温度（Te）与密度（Ne）。本研究对比两种技术：OES测量在距靶<1厘米区域进行，三探针则用于>5厘米区域。通过将纳秒激光脉冲聚焦于真空腔内高纯石墨靶产生等离子体。结果表明：两种方法测得的Te值均呈指数衰减规律；OES通过谱线斯塔克展宽测得<1厘米区域的Ne值比TLP在>5厘米区域测得的结果大两个数量级，该差异可由辐射复合效应及TLP检测到的不同等离子体组分解释。研究证实这两种方法是互补的，其联合应用可实现对宽距离范围与时间尺度的LPP特性表征。
作者： Marco Antonio Martínez-Fuentes，Citlali Sánchez-Aké，J. Julio E. Herrera-Velázquez，Mayo Villagrán-Muniz
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用光学发射光谱法（OES）与三探针法（TLP）相结合的方式，研究碳激光等离子体（LPP）电子密度和温度的时间演化过程，并对比这两种技术在宽距离范围和多时间尺度下表征激光等离子体的性能。

研究成果

OES与TLP方法的结合为LPP在不同距离和时间尺度上提供了全面的表征。两种方法测得的电子温度均呈现指数递减特性，而OES测得的电子密度显著高于TLP测量值，这归因于辐射复合效应及检测到的不同等离子体组分。

研究不足

由于发射强度低于检测限，OES仅适用于距离目标较近的范围（<1厘米）。TLP可能不适用于非?？拷勘甑那?，因为该处等离子体体积较小，探针尺寸可能会干扰等离子体。

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