基于激光诱导击穿光谱技术的水垢成分分析

将1064nm激光聚焦到水垢上产生等离子体,通过分析水垢等离子体光谱,定性地证认元素钙和镁．通过10条钙原子谱线的Bohzmann图,计算得到水垢等离子体的电子温度是4793K．通过测量镁原子谱线285．21nm的Stark展宽,求得水垢等离子体的电子密度是6．1×1018cm-1．实验结果表明,激光诱导产生的水垢等离子体满足局部热力学平衡模型,并处于光学薄状态,等离子体的频率是2．2×1013Hz,韧制吸收系数为8．87cm-1．     

大气压氩气微波等离子体参数的光谱诊断

为了深入了解大气压下氩气微波等离子射流内部电子的状态,利用发射光谱法对大气压下氩气微波等离子体进行了诊断.以玻尔兹曼斜率法对等离子体中电子激发温度进行测算,以斯塔克展宽计算电子密度.研究了等离子体射流方向上不同区域电子激发温度和电子密度的分布规律及微波功率对电子激发温度和电子密度的影响.结果表明,在本实验条件下等离子体射流电子激发温度为4 000～6 000 K,电子数量密度为(2.4～2.8)×1018 cm-3,电子激发温度和电子密度的最大值均出现在距波导管底边20 mm处,并以此处为中心,分别向上下2个方向呈现不完全对称的递减分布,微波功率增加影响等离子体电子密度和电子温度的交替上升.     

相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播特性

通过解析和数值方法研究了相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播.首先,得到了激光脉冲在均匀等离子体中传播的解析解,并通过数值模拟进行了验证.结果表明,长脉冲激光在均匀等离子体中传播时,脉冲宽度的变化不影响激光强度空间分布的变化;然而,激光脉冲的强度和电子密度的空间分布可以通过调制等离子体频率来调节.在具有高斯型密度分...     

空气中激光等离子体通道诊断方法比较研究

使用3种诊断方法(通道横截面成像法、电阻率测量法和声学测量法)对超强飞秒激光脉冲在空气中形成的长等离子体通道进行了测量. 研究发现, 通道横截面成像法利用了通道内细丝具有较大的激光强度这个性质, 是研究通道内细丝分布以及细丝演化等最精确的方法; 电阻率测量利用了通道的导电特性, 其误差较大, 适合对通道进行粗略估计; 声学测量方法通过测量通道辐射出来的声波, 间接反映了通道内的激光强度和电子密度演化是3种方法中最快速, 最易于操作的方法. 等离子体通道诊断方法的比较研究对于人们深入研究通道各个方面的性质, 以及正确选择不同的实验手段都有重要意义.     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.      

背景气体中激光Al等离子体演化的干涉诊断研究

利用自主搭建的马赫-曾德尔激光干涉诊断系统研究了空气压强在1 atm和0.1 atm以及氩气在1 atm下纳秒脉冲激光烧蚀产生Al等离子体的冲击波膨胀和电子密度演化.从测量的干涉图中提取了等离子体冲击波的膨胀轮廓,诊断了等离子体的电子密度.研究结果表明,在空气背景气压为0.1 atm时,等离子体冲击波轮廓和速度都较大;而压强在1 atm时,氩气环境中等离子体冲击波的膨胀速率和轮廓均较小.空气环境在0.1 atm下,冲击波的横向膨胀速度在50 ns时达到了约3.4 km·s^-1,但随着延迟时间的增加快速衰减,5μs后,3种情况下的冲击波均接近声速.此外,空气环境0.1 atm下等离子体空间区域较大,整体电子密度较低;而氩气环境在1 atm下,等离子体空间区域较小,整体的电子密度较高,在300 ns时核心区域电子密度达到了10¹⁸ cm^-3.结果进一步显示了背景气压对等离子体膨胀约束具有主导作用,而压强相同时,氩气环境对等离子体的约束要强于空气环境.     

退火对p 型GaP 和p 型AlGaInP载流子浓度的影响

采用LP-MOCVD技术在n-GaAs衬底上生长了AlGaInP/GaInP多量子阱红光LED外延片.相关研究表明退火对p型GaP和p型AlGaInP载流子浓度有重要影响.与未退火样品相比,460℃退火15min,外延片p型GaP层的空穴浓度由5 6×1018cm-3增大到6 5×1018cm-3,p型AlGaInP层的空穴浓度由6 0×1017cm-3增大到1 1×1018cm-3.这可能是由于退火破坏了Mg-H复合体,恢复了Mg受主的活性导致的.     

激光大气等离子体电子温度的空间分布特性

利用Nd：YAG激光器产生的1．06μm激光束（脉冲能量为500mJ，脉冲宽度为10ns，重复频率为10Hz）聚焦形成长约为8cm直径为5cm的激光大气等离子体柱，用光谱测量的方法，分别治平行于激光柬方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱，并由此反演得出电子温度空间分布特性．实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向分布不对称，而垂直激光柬方向对称分布，最高电子温度约为3000K．此结果对了解激光大气等离子体中各种处在不同状态的原子、分子和离子的空间分布特性提供了依据，进一步揭示了激光大气等离子体的微观结构．     

飞秒脉冲激光沉积法的动力学过程实验研究

用钛宝石飞秒激光器将最大峰值功率密度为1.14×1013 W/cm2的激光作用在Bi4Ti3O12陶瓷靶、Cu靶、FeSi2合金靶上,研究产生等离子体羽的颜色和形状一般规律:内芯均为白色对应于高温高压等离子体;紧跟内芯的是等离子体的复合形成中性粒子的区域;颜色单一的外层是温度较低的中性粒子和低温等离子体区.飞秒脉冲激光产生的等离子体呈cos4θ的角分布.在准分子脉冲激光沉积下衬底温度为500℃时-FeSi2薄膜的生长模式是Volmer-Weber模式,衬底温度为550℃时β-FeSi2薄膜的生长是Stranski-Krastanov模式.实验发现飞秒激光沉积技术能解决传统PLD法中产生大尺寸微滴的缺陷.     

一种制备SiO2膜的方法 ——氧等离子体处理聚硅烷涂层

作者利用低温氧等离子体处理聚硅烷涂层,成功地制备了SiO2膜．由IR谱给出的Si-O键的吸收峰波数,随氧等离子体处理时间的不同在1065～1088cm-1范围变化;XPS谱给出Si2p的结合能为103．3～103．5eV,硅氧原子比为11．99;激光椭园偏振仪测得折射率在1．30～1．55范围;MOS电容的高频C-V特性曲线表明,平带电压为正,计算得氧化物电荷的电性为负,密度为6．6×1010～8．8×1011cm-2,其大小可以通过改变处理条件进行控制;BT实验表明,可动电荷密度为(3～6)×1010cm-2,这种新型的SiO2膜可望在微电子器工艺中得到应用．     

激光致等离子体及其对激光加工的影响

论述了激光致等离子体机理和激光致等离子体在光束一工件能量耦合过程中的作用。对等离子体振荡与逆韧致副射吸收作了物理讨论，导出了等离子振荡频率和吸收系数公式。     

高功率激光焊接光致等离子体的形成机理研究

采用理论分析和试验研究相结合的方法，深入探讨了高功率激光焊接过程中光致等离子体的形成过程以及等离子体导致激光能量损失的机理，结果表明：等离子体的产生与入射激光能量密度有关，激光能量的损失主要表现为吸收和散射两种方式，其大小与入射激光波长有关     

激光支持等离子体爆轰波流场研究

采用高速纹影摄影法记录激光支持等离子体爆轰波流场的演化,得到流场冲击波阵面形状和尺寸随时间变化规律。建立激光支持等离子体爆轰波流场演化的物理模型,采用计算流体力学方法模拟计算激光击穿空气后,激光作用时间内及激光作用结束后等离子体流场演化过程。结果表明,纹影摄影法能有效观测到激光支持等离子体爆轰波的传播情况。等离子体爆轰波在激光作用初期为椭球形,随着时间的增加逐渐转变为球形。计算的等离子体爆轰波流场密度分布图与实验结果基本吻合。     

激光等离子体微推进技术研究进展

随着微卫星技术的发展,微推进器的研究已经越来越紧迫,而激光等离子体微推进器则正是其中的一种。通过对激光等离子体微推进技术的工作原理和国内外研究现状的分析,列举了其相对于其他微推进器的技术特点,也对其目前存在的问题进行了简述。     

光致大气等离子体通道天线的传播特性分析

提出了一种用于高功率微波武器系统的光致大气等离子体通道天线(PCA),并分析了PCA所传播一般模式的传播特性.建立了PCA的近似电磁模型,从广义柱坐标系下纵向分量所满足的波动方程出发,在广义柱坐标系中给出了纵向场与横向场的关系,利用边界条件导出了PCA严格的特征方程,并通过在极限条件下,将本文结果与文献已有结果的对比,验证了文中所导结果的正确性和有效性.最后,数值计算了该天线的色散曲线,重点讨论了传播常数随等离子体参数、通道尺寸和运动速度的变化,为该天线的研制打下坚实的理论基础.     

激光在水中产生超声波的实验研究

用ＹＡＧ脉冲激光在自来水中产生超声波，用丹麦制造的水听器接收水中声波，在示波器上显示其波形并分析了产生声波的机理及特征．结果表明，当光源的脉冲宽度为８ｎｓ时，在混响声场中接收到声脉宽约为２ｍｓ；而在自由场中为１～２μｓ．所以，在理想的情况下，声脉冲宽度应和光脉冲宽度同数量级．     

激光推进器辅助启动实验研究

为了研究激光推进器辅助启动机理,使用Nd:YAG固体脉冲激光器,并通过凸透镜聚焦光束来击穿工质,采用快速运动分析仪与纹影仪两种测量方式相结合,清楚地拍摄到了激光等离子体发光的照片和波后气流扰动纹影照片,估算出了等离子体持续时间及其他特征参数。实验中通过改变工质参数,等离子体波的空间尺寸及持续时间明显变化;实验发现采用不同的辅助启动方式会对激光推进器性能产生明显的影响。     

锁模Nd∶YAG激光眼科治疗机的研制

探讨了光致击穿过程中眼组织手术的物理机制以及对非治疗组织的损伤机理．研制了超短脉冲的锁模ＹＡＧ激光眼科治疗机．ｐｓ激光脉冲与生物体作用效应的空间选择性更强，不易破坏邻近组织，其选择击穿作用优于ｎｓ 的调Ｑ 激光．解决了ＹＡＧ 激光眼科机治疗过程中的人工晶体损伤和其他副作用问题，整个治疗过程更加安全、可靠．     

飞秒激光场中μ子催化聚变的轨迹分析

基于激光与稠密等离子体相互作用的机理，讨论了μ子催化核聚变反应后的混合物中μ子在飞秒激光场中的轨迹。将μ子催化核聚变反应后的混合物处理为稠密等离子体，随着线偏振激光的介入．μ子将进行有规律的漂移。结果显示，当激光的峰值强度为10^21W／cm^2时，μ子发生了较大的漂移．漂移的方向为激光的传播方向。μ子可以从混合物的表层穿透，脱离聚变产物，变成自由粒子，而这一过程所需要的时间非常短，远小于激光的一个脉冲周期。另外，相同参数激光的介入对于其他粒子的轨迹影响又非常小。在一定程度上，避免了催化剂μ子在催化核聚变反应后被Ⅱ粒子捕获而失去催化的能力，提高了催化率、     

固体中激光等离子体波前传输特性的研究

根据激光等离子体波前在固体中传播的约束条件，导出固体中激光等离子体波前中远场传播公式，定义了准马赫数。发现固体中激光等离子体波前的马赫数等于该波前相对于电磁声子的准马赫数与电磁声子相对于空气中声速马赫数的乘积，波前传输半径和速度随时间而迅速减小。