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使用商用微型X射线源校准布拉格晶体
摘要： 本文描述了一种用于激光等离子体X射线光谱分析的布拉格晶体校准方法。该方法采用相对廉价的商用X射线源，通过激发钒或钛等金属箔材产生Kα发射源，在目标光子能量范围外实现极低本底辐射。利用CCD探测器的光子计数技术，我们成功实现了4-5 keV能区曲面与平面布拉格晶体的绝对校准。本方法的重要优势在于：既无需对商用X射线源进行绝对校准，也无需对探测器进行绝对校准。
关键词： X射线探测器和望远镜、光谱学与成像、等离子体诊断 - 干涉测量法
更新于2025-09-23 15:23:52
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Al?O?等离子体增强原子层沉积过程中光学等离子体监测分析
摘要： 本文提出了一种用于纳米级水蒸气阻隔薄膜的等离子体增强原子层沉积（PEALD）工艺中的非侵入式光学等离子体监测方法。任何设备故障或单个组件状态的偏差都可能轻易影响工艺结果。本研究采用Al2O3沉积工艺作为测试平台，并展示了高速光学等离子体监测技术。结果表明，光学等离子体监测不仅可用于实时测量等离子体脉冲，还能检测等离子体状态的任何变化，从而推断出等离子体动力学特性，为纳米级薄膜沉积工艺中的先进过程控制提供依据。
关键词： 等离子体增强原子层沉积（PEALD）、工艺监测、等离子体诊断、故障检测
更新于2025-09-23 15:22:29
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镍掺杂二氧化钛薄膜的改性激光等离子体源制备方法及其光催化应用
摘要： 我们报道了一项关于采用激光烧蚀技术制备纯TiO?薄膜和镍掺杂TiO?薄膜的研究。本工作的创新点在于：通过改进的激光离子源，在单一工艺过程中同时实现合成与掺杂——该技术可同步进行脉冲激光沉积（PLD）和低能离子注入（采用后加速方法）。具体而言，以金红石靶材为起始材料，通过PLD法制备了两组二氧化钛薄膜。其中一组薄膜采用20 kV电压加速的镍离子进行掺杂，经法拉第杯测定总注入剂量为1×101? ions/cm2。采用拉曼光谱分析了所得TiO?薄膜的晶相结构。以亚甲基蓝为探针、在紫外光照射下测得：镍掺杂二氧化钛薄膜的光催化活性显著高于纯TiO?薄膜。
关键词： 等离子体生成（激光产生、射频产生、X射线产生）、加速器应用、等离子体诊断 - 探针
更新于2025-09-23 15:21:01
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与薄膜生长和加工相关长度尺度下的激光等离子体：模拟与实验
摘要： 在脉冲激光沉积过程中，薄膜生长由激光产生的等离子体介导，其特性对控制薄膜微观结构至关重要。二维材料的出现重新激发了人们利用这种烧蚀等离子体来调控原子级薄体系生长与加工的兴趣。为此，需要定量掌握参与材料过程的等离子体组分的密度、电荷态和动能。本研究针对距离烧蚀靶材数厘米的激光诱导等离子体展开（该尺度与材料生长改性的实际长度相符），通过采用自适应笛卡尔网格求解器快速实现了激光烧蚀/等离子体膨胀模型。将氪氟准分子激光烧蚀铜的模拟结果与朗缪尔探针及光学发射光谱测量数据进行对比，发现等离子体屏蔽阈值、组分电离态及离子动能的模拟预测与实验数据高度吻合。当激光能量密度为1-4 J/cm2时，羽流主要由中性铜原子(Cu?)构成，膨胀前沿仅含少量铜离子(Cu?)和电子；而更高能量密度(如7 J/cm2)会产生富铜离子等离子体，其完全电离的前沿区域以二价铜离子(Cu2?)为主导。两种工况下模拟均显示存在低密度高温等离子体膨胀前沿，该高电离度区域可能对二维材料的掺杂、退火及动力学驱动相变具有重要作用。
关键词： 脉冲激光沉积、等离子体诊断、二维材料的等离子体处理、激光等离子体模拟、二维材料、激光烧蚀、等离子体辅助加工
更新于2025-09-23 15:19:57
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纳秒激光烧蚀钨等离子体早期阶段轫致辐射发射与光谱的时间分辨研究
摘要： 激光诱导击穿光谱（LIBS）被视为本研究中的关键工具。我们优化了一维气体动力学数值模型，用于模拟纳秒激光烧蚀过程中等离子体早期阶段180-450纳米波段的轫致辐射发射及钨（W）与钨离子（W+）的谱线特征。现有文献中多数研究者更关注特征谱线而忽略轫致辐射连续背景。本研究发现等离子体温度与连续轫致辐射背景存在关联：数值模拟显示激光烧蚀初期以等离子体轫致辐射为主导，但其强度在10-160纳秒区间呈指数衰减；钨原子谱线强度持续增强，而钨离子谱线强度先增后减。实验采用脉宽8纳秒（FWHM）、波长1064纳米的Q开关Nd:YAG脉冲激光研究等离子体发射过程，证实早期烧蚀阶段轫致辐射占主导地位，该结论与数值预测一致。研究同时分析了轫致辐射、钨原子谱线与钨离子谱线的空间积分强度。期望这些结果能为聚变装置偏滤器诊断中LIBS技术的优化应用提供指导。
关键词： 等离子体生成（激光产生、射频产生、X射线产生），等离子体诊断——带电粒子光谱学
更新于2025-09-23 15:19:57
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用于测量低压等离子体电子密度的平面截止探针
摘要： 截止探针（CP）是一种利用插入低压等离子体中的两个圆柱形探针尖端及支架来精确测量电子密度的诊断技术。但近期研究表明，探针尖端与支架的插入会扰动等离子体状态，成为电子密度测量的误差来源。本研究提出平面截止探针（PCP）方案——该方案无需侵入式探针尖端与支架，可最大限度减少等离子体测量过程中的扰动。我们将PCP嵌入现有等离子体腔室的基片卡盘而非额外插入探针支架。通过电磁仿真获得了探针天线半径与两探针天线间间隙距离的优化参数。对比实验表明：优化后的PCP所推算的电子密度与原CP测量结果高度吻合，其合理偏差仅源于测量位置差异。我们认为这种可嵌入腔室内表面、在等离子体（晶圆）工艺过程中实时测量电子密度的PCP，将成为基于非侵入式诊断方法实现先进等离子体工艺控制的技术替代方案。
关键词： 平面截止探针、等离子体诊断、微波探针、非侵入式等离子体监测
更新于2025-09-23 01:50:54
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真空环境下静态或射频电场中EFILE诊断的莱曼-α信号估算
摘要： 利用处于亚稳态2s的氢原子束，电场诱导的莱曼-α发射诊断技术旨在实现对等离子体中电场的非侵入式精确测量。通过从氢等离子体源提取质子束并与汽化的铯相互作用实现中性化，从而获得亚稳态粒子。当2s原子进入存在电场的区域时，会发生向2p态的跃迁（斯塔克混合），随后快速衰变至基态并发射莱曼-α辐射，该辐射被光电倍增管收集。s→p跃迁速率与电场强度的平方成正比，并取决于场振荡频率（峰值出现在1GHz附近）。通过测量原子束发射的莱曼-α辐射强度，可确定特定区域的电场强度。本研究分析了该诊断技术在静态或射频电场下的表现，结合麦克斯韦方程有限元求解器获得的电场模拟结果与斯塔克混合跃迁率的理论计算，建立了用于解读光电倍增管数据的模型。该方法在静态场情况下与实验结果高度吻合，并能测量振荡场的强度。
关键词： 斯塔克效应、等离子体诊断、电场测量、电磁模拟
更新于2025-09-23 02:54:17
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采用激光诱导荧光法研究不同电极宽度下表面微放电中OH的分布
摘要： 冷大气等离子体已成功应用于生物医学领域。当前最紧迫的挑战之一是等离子体设备的研发，例如在伤口愈合中的大面积应用。表面微放电装置是一种新型介质阻挡放电设计，具有理想的等离子体特性，如大面积表面的均匀性。本研究制备了电极宽度在0.25至1.00毫米间变化的两种装置。该研究重点探讨六边形网状电极宽度对下游区域羟基（OH）自由基均匀度及OH传输效率的影响。为此，采用激光诱导荧光法测量OH自由基作为指标。垂直于介质表面的OH稳态测量表明，窄电极宽度无法提供高度均匀性，并会降低活性物质的传输效率。
关键词： 等离子体诊断 - 干涉测量法、光谱学与成像技术，等离子体诊断 - 高速摄影术
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光诱导等离子体在延迟时间较晚阶段的诊断
摘要： 对激光产生等离子体的诊断研究往往离不开充足的数据，通常需要精确记录若干符合特定光谱条件的谱线。本研究在击穿后足够晚的时段实施了一种等离子体诊断方法——此时已无法采用已知方法（如通过玻尔兹曼图估算kT）。该方法通过迭代算法，结合早期（LIBS典型延迟时间）传统方法获取的参数，以及后期可见的最少谱线数量，在等离子体最终生命阶段的典型晚期时段，研究了其温度与电子密度的演化过程，并通过McWhirter准则验证了局部热力学平衡（LTE）条件。
关键词： 温度，激光诱导击穿光谱，电子密度，等离子体诊断，分子发射。
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光聚变研究中心惯性约束聚变中子成像孔径设计
摘要： 中子成像系统(NIS)已被用于对内爆聚变靶丸的燃烧体积和冷燃料体积进行成像。本研究展示了激光聚变研究中心为惯性约束聚变设计的中子成像孔径方案。由于总中子产额应低于10^14量级，我们选用了半影孔径。通过建立几何模型评估了中子成像系统的性能参数，包括空间分辨率、视场范围和信噪比。该模型复现了OMEGA装置上中子成像系统的性能表现。所设计NIS在250微米视场下的空间分辨率约为22微米。当中子产额高于10^13量级时，信噪比可优于10。
关键词： 用于热等离子体诊断的核仪器与方法，等离子体诊断——干涉测量、光谱学与成像技术
更新于2025-09-16 10:30:52