基于激光诱导等离子体的真空开关真空度检测稳定性研究

基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法是一种非接触式真空度检测方法,有望实现安全可靠的真空开关真空度带电检测。但是,激光诱导等离子体的演化是一个十分复杂的物理过程,激光能量、等离子体测量延迟时间等因素直接影响了等离子体成像,对等离子体成像稳定性的影响需要进行更加深入的研究。为此采用相对标准偏差研究了等离子体成像平均次数、激光能量和等离子体测量延迟时间等对等离子体图像和等离子体辐射强度积分稳定性的影响。结果显示,多次成像平均得到的等离子体图像和辐射强度积分不随平均次数发生明显变化,可用于表征真空度。更重要的是,等离子体辐射强度积分的相对标准偏差随平均次数和激光能量的增加而单调下降,随延迟时间的增加而增大,这意味着对等离子体进行多次成像平均,增加激光能量,减小等离子体成像的延迟时间可以提高等离子体辐射强度积分的稳定性,有利于提高真空度检测精度。该研究为基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法的参数优化提供了指导,为该方法的实际工程应用奠定了实验基础。

低真空时激光诱导Al等离子体辐射分析

用Nd :YAG激光烧蚀Al靶获得等离子体 ,激光脉冲能量为 145mJ·pulse-1,光源中通入Ar气作保护气体 ,压强为 10 0Pa。利用时间分辨技术获得纳秒级时间分辨光谱。分析了等离子体连续辐射、连续辐射的吸收、Al原子谱线辐射的时间演化规律 ,并进行了简短的讨论。结果发现 ,低真空时激光诱导Al等离子体的连续辐射、连续辐射的吸收、Al原子谱线辐射的时间演化规律以及它们之间的相互关系 。

ICP光源中载气压力对等离子体辐射强度的影响

为了提高ICP光源等离子体的辐射强度,利用常规同心气动雾化器,增大载气压力,提高样品溶液的雾化效率,并且通过释放掉部分气溶胶的方法,以合适的流速将样品送入等离子体焰。经过测量水样品中元素Ca,Si,Sr和Zn的谱线强度表明,在常规条件下载气压力为0.05MPa时有谱线峰值强度;当释放掉部分气溶胶以后,在0.07MPa的载气压力下测得的峰值强度分别提高了38%,79%,45%和70%。另外,使用较高的载气压力并不影响等离子体辐射的稳定性。

常压窄间隙介质阻挡放电等离子体辐射特性

利用带有透明电极与可测向观察的一个介质阻挡放电(DBD)实验装置对它的常压窄间隙等离子体辐射特性进行了实验研究。结果表明:这一DBD装置的辐射特性会受激励电压、激励频率、DBD结构等多种因素影响。在频率为10～20kHz高压电源激励下,采用窄间隙、薄电介质层结构DBD可以大幅度提高放电空间的电场强度,增加放电功率密度,提高了放电装置性能。

等离子体光辐射-磁场综合作用处理种子对人参中皂苷含量的影响

采用紫外可见分光光度法、ESLMS（电喷雾质谱）与HPLC-UV（高效液相色谱）测定技术分析了等离子体种子处理机处理人参种子对所栽培人参中人参皂苷含量的影响。结果发现，人参种子受到等离子体与梯度磁场综合作用处理后，培育出的人参其总皂苷含量随磁化电流强度的改变呈现近似的正态分布。其中，在磁化线圈电流强度为1．1-1．5A处理种子后，栽培的人参中总皂苷含量较高。建立了电喷雾质谱分析人参提取物中人参皂苷的半定量方法，方法便捷地反映了未处理及处理后的人参种子所栽培的人参中皂苷成分的含量变化。

激光焊接等离子体光谱辐射传输模型

了解激光焊接光致等离子体在多个波长下的光谱辐射场三维分布能够帮助研究人员获取等离子体的温度场分布、电子密度分布以及其他一些物理量的三维分布,对于改进激光焊接工艺有着重要的意义。了解等离子体光谱辐射能量传输到探测器靶面这一物理过程是重建激光焊接等离子体光谱辐射场的前提。提出一种基于光学成像的等离子体光谱辐射能量传输模型:基于辐射度量学,研究等离子体光谱辐射发出到被探测器镜头接收这一过程,推导等离子体中某一点被镜头接收到的光谱辐射通量占其向周围空间所发出总光谱辐射通量的比例系数ω1,建立起光谱辐射传递模型;基于光学成像原理,研究光谱辐射由等离子体发出通过镜头到达探测器靶面这一成像过程,推导等离子体中某一点被像素所接收到的光谱辐射通量占其被镜头所接收到的辐射通量的比例系数ω2,建立起光学成像模型。利用比例系数ω1和ω2得到等离子体中某一点被探测器某像素接收到的光谱辐射比例系数ω=ω1ω2,从而建立起等离子体光谱辐射传输模型。通过仿真实验,考察利用所提模型对处在1000~3000℃之间呈对称温度分布与非对称温度分布的激光焊接等离子体的光谱辐射场重建效果。结果表明,对于温度呈对称分布的等离子体在400,500,600和700 nm四个波长下的光谱辐射场,利用该模型进行反演的重建精度分别为5.39%,6.5%,7.25%和6.11%;对于非对称温度分布等离子体的光谱辐射场,进行反演的重建精度分别为9.34%,10.07%,10.68%和9.72%。仿真实验结果表明,利用该模型能够对激光焊接等离子体在400~700 nm之间各波长下的光谱辐射场进行较好的重建。与其他模型对比,该模型具有较好的重建精度,能够满足工业应用领域的需求。

电爆激励等离子体辐射光学弹药仿真研究

探索了一种利用金属丝电爆激励惰性气体产生等离子体强光辐射光学弹药的新机理,应用电爆丝绝热加热模型和惰性气体中电爆丝爆炸激励冲击波模型对电爆丝爆炸特性进行了理论分析和数值模拟.研究发现:为了获得强的脉冲辐射,应选用惰性气体作为发光工质,并且爆炸产生的冲击波速度越大越好;在常用的惰性气体中,Ar 气最适合作为发光工质;同一电路参数下,银电爆丝在常见金属中爆炸性能最好,铜丝其次;存在一个最佳的电爆丝长度,大概在300mm 左右;而且电爆丝根数也有一个最优值,在20根左右.研究所得结论与实验结果符合较好,对红外脉冲强光弹药研究具有重要意义.

电子束与等离子体互作用产生的宽带微波辐射

近年来，电子束与等离子体互作用产生高功率宽带微波辐射，由于其具有可调谐等优点而受到国际上的普遍关注。这一互作用过程的辐射机制目前大致分为等离子体辐射和电子束辐射两大类。本文在简介了有关实验情况后，对几种辐射机制，包括逆Ｃｏｍｐｔｏｎ散射、孤立子场中群聚电子的辐射、非线性等离子体电流引起的辐射等作了评述。

脉冲Nd:YAG激光烧蚀Cu产生等离子体总辐射的时空分辨研究

通过时空分辨的光谱测量技术，测定了在环境气压下，Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光烧蚀金属Ｃｕ产生等离子体的总辐射随时间与空间的强度分布，研究了烧蚀环境气压对总辐射强度的影响，提出电子碰撞与复合激发模型。

紫外激光烧蚀Cu产生等离子体辐射特性

通过时间分辨的光谱测量技术,测定了308nmXeCl紫外激光烧蚀金属Cu在氮气环境中诱导产生等离子体的发射光谱及其强度随时间分布,实验结果表明等离子体辐射光谱线主要由原子光谱线、一价离子光谱线及连续辐射背景光组成,各种光谱线的数目、辐射强度、持续时间不同。结合实验结果对等离子辐射机理进行了探讨,认为电子通过逆韧致辐射获得较高的能量,连续辐射主要来自高能电子的韧致辐射,原子和一价离子的激发主要是通过电子与原子、离子的碰撞传能以及电子与离子的复合产生,并用其定性地解释了所观察的实验现象。

CME影响下L1点附近等离子体及共生微波爆发的射电辐射机制研究

CME在产生和发展过程中与日冕和行星际介质相互作用并发出不同波长的射电辐射.在研究了无CME时空间等离子体的各种辐射机制基础上,统计分析了1999年2月至1999年8月期间有较大的CME发生情况下,在CME影响下L1拉格朗日点附近等离子体参数发生变化后的射电辐射机制.分析结果表明,其射电辐射机制主要是轫致辐射、微量的回旋辐射和更加微弱的复合辐射.此外,分析讨论了1999年2月至1999年8月期间与CME共生的太阳微波爆发.分析结果表明,与CME共生的是微波逐渐型爆发、尖峰爆发,其辐射机制主要是轫致辐射、回旋共振辐射、等离子体辐射及电子回旋脉泽辐射.

高Z等离子体辐射的非平衡特性

对激光直接加热和X光辐射加热Au等离子体的非平衡特性进行了实验研究,探讨了它们的物理机制。为此,提出了一种新型的锥盘靶结构,并在神光 II装置上进行了实验,结果表明:锥盘靶很好地避免了激光加热区的等离子体喷射和散射光对X光加热区的影响,改善了辐射加热场的干净性。对锥盘靶激光和辐射加热进行了模拟计算,所得结果与实验的结果符合较好。。

用等离子体辐射源建立200～350nm光谱辐亮度副基准

本文介绍了工作在１．０×１０Ｐａ气压下的氩弧等离子体辐射源的结构；局部热力学平衡条件的判断；温度诊断的几种方法及作为２００～３５０ｎｍ光谱辐亮度副基准的原理和实验装置、传递标准氘灯灯组，最后进行的误差分析表明总不确度为１３％。

HL-2M等离子体辐射量热计系统的研制

HL-2M装置辐射量热计系统采用16通道光电二极管阵列作为探测器,11个探测器阵列,共有176个探测通道,被设计在同一个小截面内,交叉覆盖上下偏滤器、等离子体边缘和等离子体芯部区域。数值模拟结果显示,根据这种视线布局能够精确地估算出等离子体的总辐射功率;运用相关层析反演方法能够重建出等离子体辐射功率密度的分布特征。在HL-2M初始等离子体放电中,根据中平面的探测器阵列对等离子体辐射特征进行了初步的实验分析。

银膜表面等离子体耦合辐射特性的仿真分析

表面等离子体耦合辐射(SPCE)是传统表面等离子体共振(SPR)的逆过程:当分子足够靠近金属薄膜表面时(<200 nm),其受激辐射的能量可以耦合成SPR模式并定向辐射到棱镜中.由于具有场增强特性、高收集效率和优异的表面选择性,SPCE作为一种新的表面分析技术已经在荧光和拉曼光谱领域得到了有效的应用.本文采用光学互易定理简化传统SPCE的计算方法.通过计算,我们得到了SPCE一维和二维辐射功率密度分布,表面选择性,辐射角的波长色散特性,辐射角半峰宽与银膜厚度的关系.仿真结果与已报到的实验结果吻合良好,验证了该方法的有效性.

激光脉冲对内层等离子体辐射源的影响

本文的基本思想是设计双层金铝薄膜靶以检测激光脉冲宽度与等离子体消融深度的关系 ,找出有效的等离子体加热方法以产生更强更亮的等离子体辐射源。由于有预脉冲激光的存在 ,表层金薄膜首先被消融 ,由主脉冲携带的大能量就能较易穿过表层金等离子体将能量聚焦在内层铝靶上 ,由此产生内层高温等离子体。又由于外层低温等离子体存在 ,其将有效的阻碍内高温等离子体因膨胀而引起的能量损失。对无预脉冲而言 ,直接入射激光能量都沉积在靶表层形成表层高温等离子体。但是激光直接入射而产生的等离子体辐射总强度只比由预脉冲情况下产生的金等离子体辐射强度增加 1 5 %。而预脉冲能量只占激光总能量的 2 %。实验结果显示Al光谱线主要来自类氢 ,类氦离子跃迁。Au等离子体光谱线主要来自它的N带 ,O带和P带谱。我们也观察到一个明显的软X射线短波发射极限。

磁约束等离子体的若干辐射磁流体力学问题研究概述

在磁约束聚变等离子体中,等离子体辐射是其中的一个重要问题。当等离子体辐射功率达到一定比例时,会引起不稳定性,甚至导致等离子体破裂。在磁约束等离子体中,辐射磁流体力学主要涉及到的是由辐射引起的磁流体不稳定性,及其对等离子体约束的影响。目前仍存在一些关键性的问题,如密度极限、等离子体破裂过程中的辐射损失等,并且磁约束聚变等离子体中还没有完整的辐射磁流体动力学的数值模拟工作,因此,从事这方面的工作有望走在国际前沿。

不稳定性和频谱演化——再论等离子体辐射与其它辐射机制的关系

本文力图阐明的一个基本观点是:由等离子体不稳定性所激发的电磁波幅度的增长从本质上揭示了辐射过程内部的波粒相互作用对辐射频谱演化的贡献。因此,等离子体辐射理论是建立在经典电动力学的辐射理论的基础之上,并以各种基本辐射过程(如轫致辐射、回旋及同步辐射等)的平衡态为初始条件,从而发展起来的动态辐射理论。

基于逆卷积神经网络的等离子体辐射分布断层重建方法

发展了一种基于逆卷积神经网络的图像级重建方法用于聚变等离子体辐射分布的断层反演。通过引入结构相似度(SSIM)作为损失函数,该方法在模拟数据实验中表现出了较好的重建效果。模拟实验结果表明,在弦积分信号噪声强度为10%、15%及20%时,该方法的重建结果依然具有良好的精确度和鲁棒性。