环境气体对激光诱导Al等离子体光谱的影响

调QNd :YAG脉冲激光 (波长 1.0 6 μm ,脉冲宽度 10ns,能量 42mj/pulse)烧蚀平面Al靶 ,在垂直靶面方向 ,利用光学多道分析系统 (OMA) ,测量了激光诱导产生的等离子体发射光谱分别在环境气体为Air,N2和Ar,气压范围分别在 10 -2 Torr ,15 2Torr,30 4Torr,5 32Torr和 76 0Torr下的空间分布。实验表明 ,随着环境气体压强的增大 ,光谱的空间分布被压缩 ,且谱线强度的峰值向靶面方向移动 ;在相同的气压下 ,Ar环境下产生的光谱强度明显大于在Air和N2 环境下产生的光谱强度 ;在气压为 15 2Torr的不同环境气体下 ,均发现光谱在离靶面很近的地方 (约 0 .5mm～ 1.0mm)减小 ,甚至消失 ;在Ar环境气体下 ,谱线 396 .1nmAlⅠ的空间分布随着与靶面距离的增大 ,谱线位置向短波方向有约 0 .0 3nm (对应OMA探头的一个二极管阵列 )的移动 ,而谱线 394.4nmAlⅠ的移动不太明显。

激光诱导Al等离子体在背景气体中的流体现象

调Q YAG脉冲激光 (波长 1.0 6 μm ,脉宽 10ns ,能量为 2 5 0mJ/ pu1se)烧蚀Al靶 ,用短焦距照相系统和光学多道分析仪 (OMA)记录了等离子体在氩气背景气体及不同压强下所呈现的流体现象及其等离子体辐射的空间分辨光谱。实验发现 ,当背景气压为 40 0Pa以下时 ,在靶面上存在一个明亮的发光球体 ,球体直径远大于激光烧蚀斑的大小 ,此球体向四周辐射等离子体光谱 ,只是在垂直靶面的方向辐射相对较强。在气压约为 40 0Pa,等离子体辐射才以较为明显的羽状体形态向前喷散 ,且随气压增高 ,喷散的立体角变小。随着背景气压的继续升高 ,等离子体羽被压缩 ,成为一个明亮的发光小羽状体 ,当气压达 2 0～ 30kPa ,发光羽状体开始出现分解的迹象 ,在羽状体前端形成一个光球。气压继续升高 ,等离子体羽完全变成一串发光球。离开靶面越远 ,发光球的半径越大。用光学多道分析系统分析这些发光球的光谱特征 ,发现在靶面附近主要是Al等离子体的谱线 ,而较远的发光球 ,其主要谱线则来自背景气体。在气压为 2 0kPa左右 ,等离子休羽呈现烧蚀点为明亮的白色亮点 ,而羽端为鲜艳绿色 (氩的 5 14nm)的彩色羽。