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利用皮秒激光诱导等离子体光谱技术研究激光参数对铜等离子体轮廓的影响
摘要： 激光诱导等离子体生成及其特性受激光参数和样品物理性质影响，在诸多应用领域中具有重要意义。本研究采用单发皮秒Nd:YAG激光，系统探究了激光波长与脉冲能量的优化组合对等离子体特性的影响。通过单发170皮秒激光脉冲（波长266/355/532/1064纳米，能量密度10-41焦耳/平方厘米）的激光诱导击穿光谱技术(LIPS)，成功激发纯铜样品产生等离子体羽焰，并观测到Cu I 324.75、327.39、515.32及521.82纳米谱线强度?；诰植咳攘ρ胶?LTE)假设，分别通过玻尔兹曼图谱和等离子体谱线斯塔克展宽轮廓测定电子温度与密度。研究发现：随着激光波长增加和脉冲能量密度提升，电子温度从约10,000K升至20,000K，电子密度从约2×10^17 cm^-3增至1.5×10^18 cm^-3。该现象可归因于质量烧蚀率、逆轫致辐射及光电离效应随脉冲波长与能量的变化规律。本研究成果为通过精确调控皮秒脉冲参数来控制特定等离子体特性提供了新思路，该方法在材料科学光谱分析及等离子体相互作用动力学调控等领域具有重要应用价值。
关键词： 斯塔克展宽、皮秒、玻尔兹曼图、电子温度、局部热力学平衡、激光诱导等离子体光谱、铜、电子密度、等离子体羽流、激光诱导击穿光谱
更新于2025-09-23 15:21:01
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在脉冲模式激光焊接过程中使用声学方法监测熔透状态的可行性
摘要： 本文通过测定脉冲模式激光焊接过程中采集声音的特征，研究了采用声学方法监测熔深可行性的问题。为实现该目标，在2毫米结构碳钢板上进行脉冲激光焊接时采集了声音信号。实验过程中，激光峰值功率和脉冲宽度设置为可变参数，而焊接速度恒定为2毫米/秒。实验结果表明：当采用2毫秒脉冲宽度时，所采集声音的声压级与脉冲能量及焊接熔深呈线性关系；但随着脉冲宽度增加，当脉冲能量达到特定值后，声压级对熔深变化的响应不再显著。研究指出这种现象源于飞溅物的产生——高脉冲能量产生的等离子体羽流相关信息被飞溅物抑制。本工作证实：在特定条件下，声学方法具有作为在线监测焊缝熔深手段的潜在适用性。为增强该方法在更广参数范围内的适用性，需采用其他后处理方法从采集声音中提取与熔深相关的特定信息。
关键词： 穿透深度、声学方法、声压级、等离子体羽流、脉冲模式激光焊接
更新于2025-09-11 14:15:04