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采用激光增材制造过程中光谱诊断的Inconel625/316L功能梯度材料
摘要： 本文通过激光诱导等离子体发射光谱法在线监测了增材制造过程中Inconel625/316L功能梯度材料的成分变化。采用多条特征谱线建立了相对强度、相对强度比、等离子体温度与功能梯度材料成分变化的定量关系。结果表明：相对强度与成分含量的变化趋势与实际预期相符，但相对强度与Inconel625含量呈非线性关系。Cr-I/Ni-I相对强度比随Inconel625含量增加近乎线性递减，最佳拟合曲线的线性相关系数为0.943，最大百分比误差为7.5%。通过330-380nm范围内五条中性铬谱线的玻尔兹曼图法测得等离子体温度，在特定区间内该温度随Inconel625含量增加近乎线性上升，拟合直线的线性相关系数为0.93，最大百分比误差为2.7%。验证了增材制造过程中利用光谱信息监测梯度材料成分的可行性。
关键词： 等离子体温度、光谱诊断、激光增材制造、成分监测
更新于2025-11-28 14:24:20
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土壤中激光诱导等离子体的光谱特性
摘要： 本研究探讨了土壤激光诱导等离子体的光谱特性，分析了不同时间延迟和辐照度条件下的等离子体状态，并讨论了等离子体温度与电子密度的时变特征。在0-5微秒时间延迟范围内，两种国家标准土壤中四种主要元素（SiⅠ:288.158 nm、TiⅠ:336.126 nm、AlⅠ:394.400 nm和FeⅠ:438.354 nm）的特征谱线强度随时间呈指数衰减，平均寿命约1.56微秒。不同时间延迟条件下，土壤中PbⅠ:405.78 nm谱线强度随激光能量线性增长，但其与激光能量的斜率随时间延迟增加呈指数下降（0-5微秒期间从4.91降至0.99）。通过玻尔兹曼图法计算等离子体温度，利用谱线半高全宽(FWHM)反演获得电子密度，结果显示0-5微秒范围内等离子体温度从8900 K降至7800 K，电子密度从1.5×101? cm?3降至7.8×101? cm?3。
关键词： 土壤、时间延迟、电子密度、激光能量、激光诱导击穿光谱（LIBS）、等离子体温度
更新于2025-09-23 15:19:57
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[IEEE 2019年光子学与电磁学研究春季研讨会（PIERS-Spring）- 意大利罗马（2019.6.17-2019.6.20）] 2019年光子学与电磁学研究春季研讨会（PIERS-Spring）- 双波长双激光脉冲作用下空气中钛近表面等离子体形成研究
摘要： 通过双脉冲激光效应（波长分别为532纳米和1064纳米）对空气中钛靶材近表面等离子体形成的光谱与结构进行了实验研究，重点考察激光脉冲间隔时间及发射顺序的影响。实验确定了在1064纳米和532纳米波长下，当激光辐射功率密度分别为q1.064 ≤ 3.9 · 10? W/cm2和q0.532 ≤ 2.7 · 10? W/cm2时，激光等离子体温度与双脉冲参数的依赖关系。研究表明：当第二谐波辐射起主导作用且脉冲间隔为4-5微秒时，可获取最佳侵蚀等离子体光谱记录条件，这对提高激光发射光谱分析效率及材料激光等离子体加工具有重要价值。
关键词： 双脉冲激光效应、钛、等离子体温度、激光等离子体、光谱分析
更新于2025-09-19 17:13:59
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空气中钛在双波长双脉冲激光作用下形成的近表面等离子体
摘要： 通过测量钛在空气中受到波长为1064和532纳米的双脉冲激光辐射所引起的特定质量损失和羽流发光度，作为激光脉冲间隔时间及其序列的函数，实验研究了近表面等离子体炬的光谱和结构。确定了在激光辐射功率密度q1064 ≤ 3.1·109和q532 ≤ 2.7·109 W/cm2（λ = 1064和532纳米）条件下，激光等离子体温度及带电粒子浓度与成对激光脉冲参数的依赖关系。记录侵蚀等离子体光谱的最佳条件为：初始采用二次谐波辐射，脉冲间隔时间为4–5微秒；对于特定质量损失则为3–6微秒。这些结果对提高激光发射光谱分析效率及材料激光等离子体加工具有重要意义。
关键词： 特定质量损失、激光等离子体、等离子炬结构、等离子体温度、电子浓度、双脉冲激光作用
更新于2025-09-16 10:30:52
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铜铟镓硒（Cu(In, Ga)Se2）薄膜的皮秒激光烧蚀及深度剖析
摘要： 采用皮秒激光烧蚀技术实现了铜铟镓硒（CIGS）薄膜的微区分析，烧蚀坑直径为50微米，中心深度为93±13纳米。通过不同激光脉冲次数获取了CIGS薄膜的深度剖析图谱。玻璃基底钙元素与CIGS薄膜层镓、铟元素的光谱线强度变化，以及Ca/Ga和Ca/In强度比能够反映烧蚀体积的改变，据此可估算单层CIGS薄膜的厚度。计算得出平均等离子体温度约为5243±100 K，平均电子密度约为4.5×101? cm?3。研究表明，本实验装置适用于在CIGS太阳能电池研发与生产过程中，实现对各薄膜层元素组成的精准控制与监测。
关键词： 烧蚀形貌、电子密度、铜铟镓硒薄膜、皮秒激光诱导击穿光谱、等离子体温度
更新于2025-09-16 10:30:52
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CO<sub>2</sub>激光脉冲在氩气中诱导的快速电离波特性研究
摘要： 快电离波（FIW）是激光诱导等离子体击穿后的一种现象，在大气压条件下使用CO?激光脉冲、当激光强度为1011–1013 W/m2时被观测到。根据Raizer的Chapmann-Jouguet爆轰理论，FIW因其传播速度高于激光支持爆轰波（LSDW），被归类为"过驱动爆轰"形式的激光吸收波。已有部分研究报道了固体激光器激发的FIW扩展现象，但FIW与LSDW之间的阈值特性尚未得到根本性理解。本研究采用高速可视化与光学发射光谱技术，探究氩气环境中激光吸收波的转变过程。为阐明转变阈值的物理机制，使用5 J CO?脉冲激光器、中阶梯光栅光谱仪及增强型CCD相机，对等离子体温度与密度进行定量分析。结果表明：FIW波前电子温度为0.7 eV，电子数密度达2.5×1023 m?3；在FIW-LSDW转变界面，电子温度升高1 eV且密度降低2.2×1023 m?3。此外，基于光谱实验获取的电子温度与密度数据，评估了转变阈值及局部热力学平衡态的存在性。
关键词： 等离子体温度、光学发射光谱、快离子化波、等离子体密度、二氧化碳激光器、激光诱导等离子体
更新于2025-09-12 10:27:22
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采用萨哈-玻尔兹曼图单点校准法提升激光诱导击穿光谱定量分析的准确度与精密度
摘要： 免校准激光诱导击穿光谱技术（CF-LIBS）因能克服LIBS定量分析中的基体效应而备受关注。然而实验与光谱参数的不确定性可能影响其分析效能。为降低这些不确定因素并提升定量精度，近期提出的单点校正法（OPC）通过经验修正玻尔兹曼图谱中的发射线强度来优化分析。本研究将OPC方法应用于萨哈-玻尔兹曼图谱，通过覆盖更广的能量范围，获得了比传统玻尔兹曼图谱OPC校正更精确的等离子体温度与电子密度（Ne）值。 实验制备了两组氯化钠（NaCl）样品：一组含石墨基质，另一组含碳酸钙（CaCO3）基质。在评估碳线强度随碳浓度变化的校准曲线时，我们观测到了显著的基体效应。通过OPC方法对玻尔兹曼图谱或萨哈-玻尔兹曼图谱进行校正，不仅有效抑制了基体效应，还确保各样品主元素的计算等离子体温度一致——这表明体系处于局部热力学平衡状态。 应用OPC校正的萨哈-玻尔兹曼图谱可获得：等离子体温度与Ne的不确定度<0.5%，相关系数r2达0.994，碳浓度均方根相对误差（RMSRE）为8%；而传统OPC方法的对应指标分别为：不确定度2.3%、r2 0.977、RMSRE 13%。结果表明，OPC方法显著提升了CF-LIBS结合萨哈-玻尔兹曼图谱的定量分析精度。
关键词： 激光诱导击穿光谱，无标定模型，单点校准，电子密度，等离子体温度，沙哈-玻尔兹曼图
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于虚拟真空界面等离子体窗的高密度级联电弧等离子体源
摘要： 我们开发了两种级联电弧等离子体源，用于真空虚拟界面的等离子体窗应用。针对无窗式真空-大气分离，研制了通道直径3毫米的紧凑型电弧放电源，可产生大气压氩热等离子体；针对低压与高压真空腔室的差分抽气系统替代方案，还构建了直径8毫米的大型电弧装置，能生成高密度氦等离子体。我们研究了这两种级联电弧作为等离子体窗的性能表现：3毫米电弧放电可在放电通道内形成氩气从100千帕至100帕的陡峭压力梯度，而8毫米放电装置则能将7千帕高压侧与54帕低压区隔离。通过可见光与真空紫外辐射的发射光谱分析，揭示了氩等离子体与氦等离子体的特性。光谱分析显示两种放电的等离子体温度均约为1电子伏特——在氩气流量1.0升/分钟、电流60安培条件下，Hβ线和Ar I线的斯塔克展宽测得电子密度为6.5×101? cm?3；在氦气流量0.45升/分钟、电流100安培条件下，测得电子密度为4.7×1013 cm?3。
关键词： 电子密度、等离子体温度、发射光谱学、虚拟真空界面、氦等离子体、级联电弧等离子体源、等离子体窗、氩热等离子体
更新于2025-09-04 15:30:14