高功率高重频TEA CO_2激光器激光放电腔技术

介绍了高功率、高重频TEA CO2激光器激光放电腔的放电电路、结构及特点,针对该系统的性能实施了合理的技术设想及研究方法。在分析高功率TEA激光器技术基础上,讨论了TEA CO2激光器激光放电腔的基本机理。该系统由多只具有储能充、放电功能的陶瓷电容,通过低阻抗匹配传输线、放电电极和紫外光预电离装置向激光器高能放电腔注入电能,获得高重复频率脉冲和高能量脉冲,经光学谐振腔窗口输出高功率激光。描述了储能充放电路、高压快脉冲、低阻抗匹配传输线、放电电极和紫外光预电离等技术的具体应用。

激光诱导放电等离子体极紫外辐射的模拟

极紫外光刻是目前新一代超高集成度半导体芯片制造流程中重要的一环,激光诱导放电等离子体是极紫外光源产生的重要技术手段之一.本文基于全局状态方程、原子结构计算程序、碰撞辐射模型建立了一个辐射磁流体力学模型,对激光诱导放电等离子体的动力学特性及极紫外的辐射特性进行模拟,模拟复现了放电过程中的箍缩现象,得到的极紫外光的转化效率与实验符合.研究发现放电电流的上升速率对极紫外光的产生有极大的影响,该结果对后续极紫外光输出功率、转化效率以及光谱纯度的提升有重要的指导意义.

基于放电辅助激光诱导击穿光谱技术的水中痕量金属元素检测分析

有毒金属离子引起的水污染已经成为一个严重的环境问题。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术作为一种新型分析技术,可用于检测任何形态的样品。然而,液体中等离子体快速淬灭、液面波动造成的污染,以及激光能量的有限吸收,均导致LIBS技术在探测水体中痕量元素时光谱强度弱、信噪比差、检测灵敏度低。为此,该文提出一种放电辅助LIBS技术(D-LIBS)用于提升LIBS技术在水体中的痕量探测性能。利用中速滤纸对待测溶液进行快速采样。与传统单脉冲LIBS技术(C-LIBS)相比,由于额外电能的注入,D-LIBS极大增强了等离子体的光谱强度。在最优条件下,D-LIBS使Ba离子光谱强度和信噪比分别提升至C-LIBS的30倍和56倍。凭借D-LIBS的显著光谱增强效应,Ba元素检出限降低至0.26mg/L,检测灵敏度提升至C-LIBS的48倍。

轴向流动激光放电管温度场的解析分析

从能量守恒定律出发 ,分析了快速轴向流动激光器放电管中的传热情况。采用微元分析法建立了快速轴向流动激光器放电管的热能平衡方程。根据实际器件放电管的工作气体流场 ,进行了合理的数学物理处理 ,并应用热传导的物理边界条件 ,求出了热能平衡方程的解析解 ,得出了实际器件放电管横截面内的工作气体温度分布公式及温度分布曲线。

Ne-H_2-CuBr激光放电管温度场分析

给出了充氢CuBr激光放电管温度场的数学模型,获得了气体温度场径向分布解析式,给出了温度分布与输入电功率及缓冲气体热传导的关系。

用遗传算法优化铜激光放电电路的LC参量

将遗传算法应用于铜蒸气激光 (CVLs)计算机动力学模型 ,以最大输出激光功率为目标函数 ,优化了CVLs放电电路的LC参量 .优化后 ,储能电容为 7 2 6nF(实验选 8nF ,储能电容与峰化电容之比为 1 0 8(实验选 3∶1) ,两等效电感之比为 4∶1(实验选 2∶1) .优化后激光输出功率增加了 15 % .

激光烧蚀-快脉冲放电等离子体光谱技术分析土壤中的Sn

采用一种新发展中的激光烧蚀-快脉冲放电等离子体光谱技术首次检测土壤中Sn元素的浓度。与传统的激光诱导击穿光谱技术相比,采用激光烧蚀-快脉冲放电等离子体光谱技术所产生的Sn(284.0nm)元素辐射光谱强度有很大提高,并应用该技术获得了土壤中Sn元素的校准曲线,使土壤中Sn元素检测极限降低到0.16μg.g-1。与各文献报道的激光诱导击穿光谱技术中Sn元素的检测极限8.2～54μg.g-1相比有很大的改进,表明该技术可能在土壤元素快速定量检测中具有应用价值。

激光诱导放电加工中的延时放电现象实验研究

本文研究在空气中使用 1 0 6 μmYAG激光在毫米量级上触发和诱导放电的现象。比较了有、无激光触发的U50 ,在不同的延时下测量U50 和击穿时间 ,研究不同延时下等离子体的触发和诱导放电能力 。

飞秒激光引导高压放电下的SF6等离子体时间分辨光谱特性

SF6作为气体绝缘介质广泛应用于气体绝缘设备中,其电弧等离子体得到广泛研究,但对SF6电弧等离子体时间分辨光谱特性的研究还未见报道.本文在SF6环境中利用飞秒激光自聚焦产生的光丝引导高压放电,诱导产生SF6等离子体;利用光谱系统采集300—820 nm波长范围内的SF6等离子体光谱,对光谱谱线开展了识别和归属研究,S和F谱线主要分布在300—550 nm和600—800 nm波段,分析认为S和F原子主要由SF6被高能电子碰撞直接或间接产生,S离子由S原子被高能电子撞击产生.给出了SF6等离子体的时间分辨光谱,等离子体光谱强度先增大后减弱,均由带状光谱和分立光谱叠加而成,带状光谱主要是由轫致辐射和复合辐射共同作用导致,基于时间分辨光谱得到了部分S和F的荧光寿命.给出了电子温度和电子密度随时间的演化规律,二者演化规律基本相同,且都随延迟时间呈指数衰减.最后,利用Mc Whirter准则得到SF6等离子体处于局部热平衡.研究结果对于开展SF6分解机理和高压设备运行状态在线监测技术研究具有重要意义.

基于飞秒激光引导高压放电的SF_(6)分解物原位检测

气体绝缘开关设备(GIS)绝缘缺陷引发的放电会导致SF_(6)分解,分解产生的低氟硫化物与设备内的微量H_(2)O和O_(2)反应生成具有腐蚀性的物质,影响设备正常运行,因此,研究SF_(6)分解机理对GIS的安全运行具有重要意义。由于部分分解物在采样过程中发生转化,因此,实现SF_(6)分解物的原位检测对于研究SF6分解机理是十分必要的。采用飞秒激光引导高压放电实现了高压放电空间和时间的精确控制,并利用飞秒激光引导高压放电产生的空间分辨光谱实现了SF_(6)分解物的原位测量。首先研究证明了飞秒激光不会引起SF_(6)的分解;其次,利用飞秒激光产生的等离子体通道实现了放电空间和时间的精确控制;最后,发现分解物中包含由于高能电子碰撞直接或间接产生的大量S和F的离子和原子。研究证明了基于飞秒激光引导高压放电可以实现SF_(6)分解物的原位检测,为开展高压放电下SF_(6)分解机理研究提供了一种新的研究手段。

激光诱发间隙气体放电的试验研究

通过模拟试验的方法 ,对影响激光触发放电电压的主要因素进行研究 .结果表明 ,与正极性比较 ,激光更易于触发负极性电压气隙放电 ,空气湿度亦对激光触发放电电压有影响 ;空气湿度在 95%相对湿度下较 4 0 %相对湿度下 ,相同激光能量触发的放电电压提高 5%

毛细管放电X光激光装置中的预脉冲电源

针对目前毛细管放电X光激光装置产生的预脉冲电流幅值过大、持续时间较短的问题,提出了增加预脉冲开关抑制原有预脉冲,再外加由脉冲成形网络组成的预脉冲发生器,产生所需预脉冲的改造方案。可在主脉冲来临之前产生幅度10～50A,持续时间约17μs的方波预脉冲电流,来满足毛细管放电泵浦类氖氩X光激光实验的需要。

YAG激光诱导组合脉冲放电对材料表面强化的研究

为了增加激光诱导放电坑强化层深度,同时考虑降低由于表面严重气化导致能量的损耗,研究了激光诱导组合脉冲放电的技术。采用多激光诱导放电的方法,通过在脉冲放电过程中增加脉冲激光个数,来增强通道后期激光诱导的能力;采用增加放电脉冲个数的方法,通过控制加工点的温度来控制放电能量的输入方式,减少能量的集中度,来增加强化层深度。结果表明,通过增加诱导激光脉冲个数,放电坑直径从原来的690μm降为652μm,强化层深度从85μm增加到100μm,通过将1个单脉冲改为一定间隔的3个子脉冲,放电坑直径降为653μm,强化层深度增加到92μm。该方案适合机械部件的表面强化加工。

脉冲放电时间对XeCl准分子激光输出的影响

本文研究了脉冲放电时间对X光预电离XeCl脉冲雪崩放电激光器激光和荧光特性的影响。结果表明限止放电型XeCl准分子激光脉冲持续时间的因素是HCl在放电过程中分解产生的H对XeCl(B)态的猝灭效应。

横向脉冲快放电型S_2激光器的研究

介绍S2分子势能曲线特点、放电荧光谱及横向脉冲快放电型S2激光器的发展。

激光辅助放电等离子体极紫外光源研究进展

极紫外光刻技术可以制造特征尺寸小于22 nm的芯片,是推动半导体集成电路发展的重要手段。极紫外光源是极紫外光刻系统的重要组成部分。激光辅助放电等离子体极紫外光源方法可以使传统固体靶材作为放电等离子体所需要的材料,其装置结构简单,产生极紫外光源功率高,能够精确控制放电时间和提高放电的稳定性等,具有良好的应用前景。本文系统阐述了激光辅助放电等离子体极紫外光源相关研究进展,介绍靶材作为不同电极极性、不同放电参数和激光参数下放电等离子体极紫外光源的产生,并对不同条件下产生极紫外光源的特点进行了归纳总结,为更好地使用激光辅助放电等离子体进行产生极紫外光源提供有益的参考。

激光诱导放电等离子体羽辉的研究

为了研究激光诱导放电等离子体的膨胀特性,建立了一套基于脉冲CO2激光诱导锡靶放电等离子体极紫外光源装置,采用增强型电荷耦合器件对羽辉进行拍摄,并采用1维真空电弧模型对实验结果进行了理论说明。实验中改变放电电压和激光能量,得到了不同条件下时间分辨的羽辉图像。结果表明,在激光能量140mJ、放电电压10kV的条件下,获得了稳定的放电等离子体;等离子体的羽辉形态与电流存在对应关系,经历了形成、膨胀、收缩、再次膨胀和消散的不同阶段,放电电压和诱导激光能量对羽辉大小、稳定性和形成时间有影响。此研究有助于提高激光诱导放电等离子体光源的稳定性以及极紫外光的输出功率。

火花放电辅助-激光诱导击穿光谱技术中的放电通道特性研究

以门控脉冲高压电源作为火花放电电源,研究了火花放电辅助-激光诱导击穿光谱中放电通道与火花放电相对于激光脉冲之间延时的关系.研究结果表明:在合理的剥离激光能量和电极空间布置下,调节该延时可以实现由"V"字形放电到平行放电的转变.在"V"字形放电时,火花放电会扩大烧蚀坑洞的直径、破坏横向空间分辨率;而在平行放电情况下,火花放电不会扩大烧蚀坑洞的直径,从而保证其横向空间分辨率仅由激光剥离来决定.在平行放电的条件下开展了铝合金中铬元素的火花放电辅助-激光诱导击穿光谱定量分析,其检出限达到了8.8ppm,比单纯的激光诱导击穿光谱技术的分析结果改善了8倍.在火花放电辅助-激光诱导击穿光谱技术中采用带外触发控制的火花放电模式,可以实现平行放电和高横向空间分辨的样品表面元素分析.

激光诱导等离子体开关控制脉宽实验研究

利用激光诱导等离子体开关技术，在1064nm的Nd：YAG固体激光器上获得了脉宽4．4～6．4ns的短脉冲激光输出。激光电离空气产生的等离子体开关控制脉冲宽度时，聚焦透镜焦距越短，压缩后的脉宽越窄，但激光能量损耗越大。压缩后的激光脉宽与激光能量近似成双曲线关系。在控制脉宽光路的焦点处放置带孔的Cu薄片可抑制等离子体的扩散，得到了脉宽最短可达4．4ns的激光输出。