SiH_4＋CH_4激光诱发解离动力学过程研究

ＳｉＨ_４＋ＣＨ_４激光诱发解离动力学过程研究傅广生，于威，李晓苇，韩理，张连水（河北大学物理系，保定０７１００２）本工作对应用于ＳｉＣ陶瓷材料合成的红外激光诱发ＳｉＨ４＋ＣＨ４等离子体的动力学过程进行了研究。实验采用强ＴＥＡＣＯ２脉冲激光击穿反应气体...     

脉冲激光等离子体合成SiC陶瓷粉末过程研究

本文用强ＴＥＡＣＯ２脉冲激光诱发ＳｉＨ４＋ＣＨ４等离子体化学气相反应制备出纳来ＳｉＣ陶瓷粉末，分析并讨论了制备粉末材料的实验过程，得到了粉末合成的最佳工艺条件。     

激光法合成SiC粉末的机理研究

激光法合成ＳｉＣ粉末的机理研究韩理，于威，傅广生，张连水（河北大学物理系，保定０７１００２）采用强脉冲激光诱发等离子体化学反应制备固态材料是近几年发展起来的激光应用技术。本工作利用脉冲ＴＥＡＣＯＺ激光诱发ＳｉＨ４＋ＣＨ４等离子体气相反应合成了纳米级Ｓ...     

激光诱导SiH4等离子体反应碎片的产生机制

本工作利用光学发射光谱技术对ＴＥＡＣＯ２激光诱导ＳｉＨ４等离子体反应碎片的时间特性进行了测量，分析了碎片的产生和反应机制。提出碎片Ｓｉ，Ｓｉ＾＋等主要为一级反应产物，Ｓｉ２，ＳｉＨ等主要为二级的产物的结论。对Ｓｉ３９０．６ｍｍ，ＳｉＨ４１２．８ｍｍ谱线随实验条件变化的测量，进一步验证了我们的结果。     

OLD诊断SiH_4的LPCVD动力学过程

用光声激光偏转(OLD)测量了强TEA CO_2脉冲激光辐照SiH_4-H_2系统产生等离子体淀积(LPCVD)硅薄膜过程中的激波效应,证明激光击穿SiH_4诱发的激波效应是LPCVD中基本的气体动力学过程,并讨论了激波对膜生长的影响。     

C2H2／H2／SiH4等离子体聚合及其沉积物的结构与性能的研究

利用Ｃ２Ｈ２／Ｈ２／ＳｉＨ４混合单体等离子体聚合沉积在ＨＤＰＥ板表面制备薄膜，发现薄膜与ＨＤＰＥ粘接良好，Ｈ２使薄膜与基体附着性能提高但其沉积速率下降，而引入ＳｉＨ４则使薄膜的耐磨性能有较大的提高。ＩＲ和ＸＰＳ光谱表明：薄膜中含有较多的－ＯＨ，Ｏ－Ｃ，Ｃ－Ｓｉ和Ｓｉ－Ｏ基团，随着ＳｉＨ４／Ｈ２的增加薄膜中的Ｃ／Ｓｉ比可达１．２２２，说明产物的结构介于无机材料和有机物之间。     

脉冲CO_2激光制备纳米级SiC粉末

采用脉冲ＴＥＡＣＯ２激光诱发ＳＩＨ４＋ＣＨ４等离子体化学气相反应，合成了粒度分布均匀的纳米ＳｉＣ球型陶瓷粉末，采用傅里叶红外光谱、Ｘ射线衍射、元素分析、透射电子显微镜等多种技术对粉末性能进行了分析，利用光学发射谱技术对反应过程进行了初步研究。     

GexSi1—x减压化学气相外延过程的流体力学和表面反应动力学分析

结合流体力学和表面反应动力学分析了ＳｉＨ２Ｃｌ２＋ＧｅＨ４＋Ｈ２减压化学气相外延系统。计算和讨论了由于生长压力的变化而导致的反应管内速度分布，温度分析和反应气体浓度分布的变化。计算了生长温度为７００℃时，ＧｅＳＩ外延层中Ｓｉ，Ｇｅ和ＧｅｘＳｉ１－ｘ生长速度与初始ＧｅＨ４流量的关系。     

激光诱导激波在氮气中的传播

实验观察了强激光脉冲击穿氮气诱发激波及其传播过程，用爆炸波模型讨论了激波的产生和传播，给出了激波传播的基本规律，对实验结果作出了满意的解释。     

Ge_xSi_（1－x）减压化学气相外延过程的流体力学和表面反应动力学分析

结合流体力学和表面反应动力学分析了ＳｉＨ２Ｃｌ２＋ＧｅＨ４＋Ｈ２减压化学气相外延系统．计算和讨论了由于生长压力的变化而导致的反应管内速度分布、温度分析和反应气体浓度分布的变化．计算了生长温度为７００℃时，ＧｅＳｉ外延层中Ｓｔ、Ｇｅ和ＧｅｘＳｉ１－ｘ生长速度与初始ＧｅＨ４流量的关系．从理论上解释了ＧｅｘＳｉ１－ｘ生长速度随ＧｅＨ４流量的变化关系，并与Ｐ．Ｍ．Ｇａｒｏｎｅ等人的实验结果进行了比较．     

基于小波包的激光冲击强化声学诊断方法探索

为了对激光冲击强化过程和材料的强化效果进行监控,提出了一种基于等离子体声波的声学诊断方法。通过利用小波包对于所探测到的等离子体声波信号进行能量分布和相关性分析,总结了等离子体声波信号的频域特征以及约束层对于声波信号的影响。     

Self-focusing and guiding of short laser pulses in ionizing gasesand plasmas

Several features of intense, short-pulse (≲1 ps) laser propagation in gases undergoing ionization and in plasmas are reviewed, discussed, and analyzed. The wave equations for laser pulse propagation in a gas undergoing ionization and in a plasma are derived. The source-dependent expansion method is discussed, which is a general method for solving the paraxial wave equation with nonlinear source terms. In gases, the propagation of high-power (near the critical power) laser pulses is considered including the effects of diffraction, nonlinear self-focusing, ionization, and plasma generation. Self-guided solutions and the stability of these solutions are discussed. In plasmas, optical guiding by relativistic effects, ponderomotive effects, and preformed density channels is considered. The self consistent plasma response is discussed, including plasma wave effects and instabilities such as self-modulation. Recent experiments on the guiding of laser pulses in gases and in plasmas are briefly summarized     

声学法测量激光等离子体能量的研究

本文利用激光等离子体声波对高功率脉冲激光与材料相互作用过程进行了测量,首次得到了一定条件下几种材料的激光等离子体能量值。     

脉冲Nd:YAG激光诱导水滴等离子体的实验研究

为了研究激光诱导液滴等离子体特性,基于脉冲激光与液滴的同步作用,采用直接成像法和阴影法研究了液滴等离子体羽辉膨胀特性及激光作用液滴的运动情况。首先采用增强型电荷耦合器件直接成像法,研究了水滴等离子体的羽辉随时间的演化;其次利用阴影法研究激光作用水滴的阴影图像的演化,观察到激光作用水滴产生的冲击波及液滴团簇的变化,分析计算了冲击波膨胀距离随时间的变化和膨胀速度。结果表明,激光诱导水滴等离子体的膨胀形状近似为椭圆,其中沿激光入射方向的一侧辐射强度较高;100ns内等离子体的膨胀变化近似为线性膨胀,100ns后膨胀趋于稳定;冲击波膨胀半径随时间线性增长,冲击波的膨胀速率约为90m/s。此研究结果可为激光诱导液滴实验提供一定的参考依据。     

纳秒脉冲激光能量沉积激波减阻机理数值研究

为详细揭示纳秒单脉冲激光能量沉积激波减小波阻的机理,分别研究了单脉冲激光能量沉积与正激波相互作用、单脉冲激光能量沉积与弓形激波超声速流场相互作用。鉴于常用数值模拟方法不考虑空气的离解和电离,不能合理模拟激光能量沉积诱导等离子体热核的空间分布,采用泪滴形能量分布,且耦合有限速率化学反应模型,所得到的激波和热核演化过程的数值模拟结果与实验吻合程度高,验证了所提出模拟方法的合理性。分别选取马赫数为1.92条件下的正激波和弓形激波,入射激光能量大小为10.1 mJ和12 mJ,研究表明:单脉冲激光能量沉积诱导形成的等离子体热核通过正激波后,形成上下对称的涡环结构;在弓形激波条件下,在波后形成的低压涡环引起波阻减小,这是激波减阻的主要机理。     

调Q激光作用水中靶材表面引起的力学效应分析

在分析强激光作用下水中靶材产生的力学效应和力学特性基础上,用基于光偏转原理制做的光纤力学传感器测量了不同激光能量的水下靶材表面的瞬态压力,得到了调Q-Nd：YAG激光等离子体冲击波和空泡射流的压力信号,并从耦合动量角度进行比较,计算出等离子体烧蚀力的冲量和射流的冲量.结果表明,空泡射流的力学效应与等离子体冲击波的一样重要,有时甚至更明显.     

液体激光聚焦击穿声辐射特性研究

激光与水介质相互作用时,在不同激光聚焦位置情况下,光击穿辐射声信号具有较大的差异性。为研究激光聚焦位置对辐射声波的影响,构建了激光声测量系统,实验研究了激光聚焦位置对光击穿辐射声信号的影响。结果表明,激光声信号脉冲宽度主要与激光脉冲宽度相关,与激光聚焦位置无关;激光聚焦位置影响声信号的时域波形及信号强度;应避免激光在空气中聚焦击穿。该研究结果有助于激光声研究的深入开展。     

等离子体尾波的数值研究

应用一维粒子模拟方法（Ｐａｒｔｉｃｌｅ－ｉｎ－Ｃｅｌ）数值研究了超短超强激光（Ｉλ２＞１０１８Ｗμｍ２／ｃｍ２）和稀薄等离子体相互作用后等离子体尾波的产生及其对电子的加速。结果表明，单束激光和拍波与稀薄等离子体相互作用后，在等离子体中都能激发起尾波，但拍波激发的等离子体尾波的强度和波长较大，同时等离子体中的电子动量也给加速得比较大     

单脉冲激光减小超声速飞行器波阻的实验研究

利用激光等离子体减小超声速飞行器的气动阻力是一种新概念减阻方式。根据单脉冲激光减小超声速飞行器波阻瞬态流场的特点,建立了超声速条件下单脉冲激光能量沉积减阻实验系统,利用高分辨率的纹影系统拍摄激光能量沉积产生的激波与弓形激波相互作用过程,分析了激光减小超声速飞行器波阻的机理,以实验手段验证了激光等离子体可以减小超声速飞行器波阻,为研究高重复频率激光减阻提供了实验测试方案。     

高功率激光对光学介质薄膜破坏机理的研究进展

本文综述了高功率激光对光学介质薄膜破坏的几种机理,着重阐述了激光等离子体及其扩展时产生的冲击波对光学介质薄膜的破坏作用.