真空中同轴LIBS系统下铝锂合金等离子体时空演化行为研究

采用基于线性阵列光纤束的同轴光学结构,在真空环境下利用波长1064 nm、脉宽5 ns、功率密度6.3 GW/cm^(2)的脉冲激光烧蚀铝锂合金靶材,对铝锂合金等离子体发射光谱分别进行时空积分和时空分辨测量。评估了等离子体发光时间~1μs,发光区域大小~1 cm。进一步研究了激光烧蚀等离子体连续辐射、离子谱线和原子谱线的时空演化行为,给出了激光烧蚀等离子体不同辐射机制的辐射时间尺度。谱线的空间分辨测量发现,Al、Li元素对应原子及离子的空间分布均有所不同,即真空中激光烧蚀铝锂合金等离子体在横向扩张过程中发生了元素“空间分离”的现象。物种的横向扩张速度研究结果表明,同种元素的离子速度大于其原子速度(Al III>Al II>Al I,Li II>Li I)。此外,对同种电荷态不同元素的原子(离子)速度的差异进行了讨论,并归因于元素的“质量分离”效应和较快的离子复合效应。

太赫兹光谱诊断等离子体电子密度实验及模拟

近年来,太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)被用于多种等离子体源的电子密度诊断研究中,但其可靠性程度评估工作开展较少,亟需补齐相应研究。本文将THz-TDS用于诊断电感耦合等离子体源(ICP)的电子密度,ICP驱动频率为13.56 MHz,功率为250~400 W,工作介质为氩气,气压为30~99 Pa。诊断结果显示电子密度随输入功率和气压单调递增,电子密度范围为10^(13)~10^(14)cm^(-3)。同时,利用COMSOL Multiphysics构建漂移扩散模型对该条件下等离子体电子密度进行数值计算研究。结果显示:实验测量与数值计算的电子密度值定量吻合较好,且两者随气压变化趋势一致。证实了THz-TDS应用到等离子体诊断领域中具有可靠性高、稳定性好等优异特性,具有非常广阔的发展潜力。