MEEVA源生成Ti金属等离子体粒子密度和电离度的原子发射光谱诊断

利用原子发射光谱对等离子体粒子密度进行诊断的Saha-Boltzmann方程法,并对其进行了改进.并结合多谱线斜率法,针对用英国avantes公司生产的AvaSpec-2048FT-8-RM型光栅光谱仪采集到的金属蒸汽真空弧(MEVVA)源生成的金属钛等离子体的发射光谱,对其电子、离子温度,电子、原子、一价离子和二价离子密度,原子和一价离子电离度进行诊断;对MEVVA Ti等离子体的热力学状态进行了判断;从而实现MEVVA Ti等离子体的发射光谱诊断.此外,还对MEVVA Ti等离子体参数随离子源工作弧压的变化情况进行了讨论.     

等离子体电子温度的光谱计算

文章介绍了在满足局部热力学平衡条件下测定等离子体电子温度的谱线绝对强度法、双谱线法、多谱线斜率法、双示宗元素等电子谱线法、Saha法等多种发射光谱法,并探讨了这些方法在等离子体电子温度诊断中的应用,旨在为实际电子温度的计算过程中选择合适的等离子体诊断方法提供参考.     

基于最小二乘的MEVVA源产生的金属镍等离子发射谱线的单峰拟合

在MEVVA源产生金属等离子体的发射光谱诊断的过程中,需要用＂Plasus Specline＂光谱分析软件对光谱仪采集到的等离子体发射光谱数据进行标定.但是受光谱仪分辨率的限制,某些谱线虽然有较高的谱线强度,但是标定结果与实际情况不符或者是由于不存在明确的峰值波长而不能准确标定.为解决这个问题,本文根据最小二乘法的函数逼近原理,结合原子发射光谱的多普勒展宽和洛伦兹展宽机制,在只考虑一种展宽机制的前提下,分别用高斯线型和洛伦兹线型两种轮廓函数对以上2种谱线进行函数逼近,即对光谱仪采集到的发射光谱数据点进行单峰拟合.用逼近函数的中心波长作为该谱线的波长并用分析软件对其进行标定,从而实现用＂Plasus Specline＂软件对光谱仪采集光谱信号中每一条谱线的准确标定.在函数逼近的过程中,分别采用改进后的牛顿迭代法、变量轮换法和模式搜索法3种优化方法求解逼近函数,并对这3种方法的优化效果进行比较.     

外加电场下激光诱导Al等离子体特性的实验研究

由Q-Nd∶YAG脉冲激光(波长1.06μm,脉宽10 ns)烧蚀Al靶产生等离子体.观测了在低气压和直流电场条件下的Al等离子体发射光谱.研究了激光功率密度和直流电场对各谱线强度的影响,分析了等离子体电子温度与激光能量之间的变化规律.结果表明,直流电场对铝原子谱线和离子谱线强度有显著的增强作用,铝等离子体的电子温度随激光功率密度持续增长.     

激光诱导液相基质等离子体电子温度的时间演化特性研究

通过单脉冲激光烧蚀MgSO4水溶液射流产生激光等离子体,通过调节ICCD门脉冲相对激光脉冲的延时,测定了液相基质中激光等离子体中Mg元素的时间分辨发射光谱.实验结果表明,当ICCD门延时在0.6μs-1.6μs范围内变化时,谱线强度随延时的增大逐渐减小,但减小的速度越来越慢;谱线的信噪比有一个先上升后缓慢减小并趋于稳定的过程.同时,利用Boltzmann斜线法对Mg原子谱线(518.36nm,517.268nm,516.732nm,383.829nm,383.230nm,382.935nm)进行拟合,得到了不同延时下Mg等离子体的电子温度范围为4772K-6281K,线性相关系数为0.958.拟合结果说明本实验条件下得到的液相基质激光等离子体满足局部热平衡条件.     

激光产生的硫等离子体2s—2p光谱及分析模拟

利用双脉冲激光等离子体光谱技术测量了激光作用于高纯度硫靶产生的16~24nm波段的发射光谱,分析发现谱线主要来自Sq+(q=7,8,9,10)离子的2s—2p跃迁.基于稳态碰撞辐射模型和激发态离子数布局满足归一化玻尔兹曼分布的假设,计算了不同离化态硫离子在不同等离子体温度和电子密度下的布居数,在不同电子温度下模拟了等离子体光谱,并通过与实验光谱比较确定了等离子体参数.     

射频电感耦合闭式等离子体产生与光谱诊断的实验

设计了一种闭式等离子体发生装置,采用射频电感耦合方式,以氩气为工作气体,在封闭式腔体低气压环境下进行放电实验。利用发射光谱法,测量了密闭腔体侧面方向的Ar谱线数据,研究了等离子体电子激发温度和电子密度随空间位置的分布规律以及不同射频功率对电子激发温度和电子密度的影响。等离子体中电子激发温度的变化通过玻尔兹曼斜率法进行分析,电子密度的变化则通过分析Ar原子750.4nm谱线强度变化获得。实验结果表明,该发生装置能够产生均匀持续的等离子体层,等离子体中电子激发温度约为9 500K。等离子体电子密度和电子激发温度随着输入射频功率的增加而增大,但变化幅度在减弱;当足够的输入功率时,等离子体层参数随位置的变化幅度较小。     

惯性约束聚变等离子体的光谱诊断（Ⅰ）

利用经过评估的原子结构和动力学参数,针对惯性约束聚变等离子体的局域和非局域热动平衡状态,计算了等离子体中的特征发射光谱,并分析其随等离子体温度密度变化的规律．研究发现离子特征谱线的共振线强度比值、伴线与共振线强度比值对等离子体温度变化很敏感,而特征谱线的线形函数对等离子体密度变化较敏感．这些性质可以用来诊断等离子体温度和密度状态．     

激光诱导Cu等离子体发射光谱的实验研究

利用Q－开关Nd：YAG激光器产生的1．06μm、10ns的脉冲激光聚焦在空气中的Cu靶上，观测了激光诱导的Cu等离子体发射光谱．采用激光能量为45mJ／pulse，分析了波长为440～540nm的空间分辨发射光谱．在局部热力学平衡(LTE)条件近似下，根据谱线的相对强度，得到等离子体电子温度约在10^4K以上．给出了靶面附近电子温度和谱线半高全宽的空间演化规律．     

脉冲放电等离子体电子激发温度发射光谱诊断

利用微量Ar的发射光谱,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体特性进行了实验研究.在对所得Ar原子荧光谱线归属的基础上,分别采用谱线相对荧光强度比值法,玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法3种计算方法,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体电子激发温度进行分析比较.结果表明:采用玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法计算得到的电子激发温度非常接近,分别为(7 474±500)K和(7 480±500)K,说明本研究所涉及的脉冲流光放电等离子体至少接近局部热平衡.