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激光诱导荧光对激发激光功率的依赖性：部分饱和与激光-等离子体相互作用

DOI：10.1051/epjap/2015150022 期刊：The European Physical Journal Applied Physics 出版年份：2015 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 在近期关于激光诱导荧光（LIF）的文献中，测量通常局限于弱激发激光功率区域——即所谓的线性LIF。本研究推导出描述部分饱和荧光与激发激光功率依赖关系的实用公式，并给出实际实施建议及其局限性说明。结论部分提出实用公式F(EL) = αEL / (1 + βEL)，其有效性限制条件为βEL ≤ 0.4（其中αEL表示无饱和效应的假设线性荧光），同时推导出适用于更高βEL值的普适公式。将激发激光功率范围扩展至部分饱和区域能提升信噪比。通过在表面介质阻挡放电中的此类测量，进一步揭示了介质表面发射的光电子导致的放电中断现象，并探讨了该问题的控制与解决方案。
作者： Jan Vor′aˇc，Pavel Dvoˇr′ak，Vojtˇech Proch′azka，Tomas Mor′avek，Jozef R′ahel
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

推导出描述部分饱和荧光与激发激光功率依赖关系的实用公式，并将激发激光功率范围扩展至部分饱和区域以提高信噪比。

研究成果

先前出版物中采用的直观关系式(1)经验证，在推导结果的二阶麦克劳林展开范围内是正确的。通过比较关系式(1)与更严谨的关系式(25)对四能级荧光模型拟合效果发现：当激光脉冲能量EL满足βEL≤0.4时，实际应用建议采用关系式(1)。研究表明，激光诱导等离子体荧光测量可能具有侵入性——特别是当激光辐射作用于固体表面导致放电强度增强时，或当激光强度足以通过光解作用影响等离子体化学性质时。

研究不足

实用公式F(EL) = αEL / (1 + βEL)在dF/dEL ≈ 0.5α范围内可靠，此时与真实值的偏差小于20%。这对应βEL值约为0.4。因此，若拟合所包含的EL值限制在βEL ≤ 0.4范围内，该双参数近似法相当可靠。

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