激光诱导Cu等离子体发射光谱特性的实验研究

通过实验研究了Ar气下激光诱导Cu等离子体的空间分辨发射光谱.采用的激光能量为350 mJ/pulse,波长范围为440~540 nm.在局部热力学平衡(LTE)条件下,根据谱线的相对强度,得到了等离子体的电子温度在104K以上.研究了原子发射谱线强度、电子温度和半高全宽(FWHM)随空间、缓冲气体压力变化的规律.结果表明,在Ar气中压力分别为100 kPa和50 kPa相比,铜的原子特征谱强度降低而连续谱和氩离子谱线强度增加.同时缓冲气压的增大导致谱线展宽的增大.     

背景气体中激光Al等离子体演化的干涉诊断研究

利用自主搭建的马赫-曾德尔激光干涉诊断系统研究了空气压强在1 atm和0.1 atm以及氩气在1 atm下纳秒脉冲激光烧蚀产生Al等离子体的冲击波膨胀和电子密度演化.从测量的干涉图中提取了等离子体冲击波的膨胀轮廓,诊断了等离子体的电子密度.研究结果表明,在空气背景气压为0.1 atm时,等离子体冲击波轮廓和速度都较大;而压强在1 atm时,氩气环境中等离子体冲击波的膨胀速率和轮廓均较小.空气环境在0.1 atm下,冲击波的横向膨胀速度在50 ns时达到了约3.4 km·s^-1,但随着延迟时间的增加快速衰减,5μs后,3种情况下的冲击波均接近声速.此外,空气环境0.1 atm下等离子体空间区域较大,整体电子密度较低;而氩气环境在1 atm下,等离子体空间区域较小,整体的电子密度较高,在300 ns时核心区域电子密度达到了10¹⁸ cm^-3.结果进一步显示了背景气压对等离子体膨胀约束具有主导作用,而压强相同时,氩气环境对等离子体的约束要强于空气环境.     

激光产生的硫等离子体2s—2p光谱及分析模拟

利用双脉冲激光等离子体光谱技术测量了激光作用于高纯度硫靶产生的16~24nm波段的发射光谱,分析发现谱线主要来自Sq+(q=7,8,9,10)离子的2s—2p跃迁.基于稳态碰撞辐射模型和激发态离子数布局满足归一化玻尔兹曼分布的假设,计算了不同离化态硫离子在不同等离子体温度和电子密度下的布居数,在不同电子温度下模拟了等离子体光谱,并通过与实验光谱比较确定了等离子体参数.     

外加电场下激光诱导Al等离子体特性的实验研究

由Q-Nd∶YAG脉冲激光(波长1.06μm,脉宽10 ns)烧蚀Al靶产生等离子体.观测了在低气压和直流电场条件下的Al等离子体发射光谱.研究了激光功率密度和直流电场对各谱线强度的影响,分析了等离子体电子温度与激光能量之间的变化规律.结果表明,直流电场对铝原子谱线和离子谱线强度有显著的增强作用,铝等离子体的电子温度随激光功率密度持续增长.     

激光产生的Si等离子体的光谱分析

利用双脉冲激光等离子体光谱技术测量了激光烧蚀Si靶产生的极真空紫外波段等离子体光谱,通过标定发现,光谱中的分立谱线主要来自于Si 7+-Si 10+离子的2s-2p跃迁.基于稳态碰撞辐射模型和激发态粒子数布居满足归一化玻尔兹曼分布的假设,计算了不同电荷态Si离子的离子丰度随电子温度的变化关系,并给出了不同等离子体参数条件下的理论模拟光谱.通过与实验光谱的比较,确定了等离子体参数.     

激光诱导击穿光谱技术与卷积神经网络相结合的中药材产地识别研究

为了更好地对道地药材产地进行识别,文中提出一种激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)技术与卷积神经网络(Convolutional neural networks, CNN)相结合,并在网络结构中加入卷积块注意力模块(Convolutional block attention module, CBAM)的药材产地识别混合模型(CNN-CBAM).该模型采用端到端的网络结构,利用CNN挖掘数据中的深层特征,通过加入注意力机制来提升网络的特征提取能力.实验采集5个不同产地黄芪的LIBS光谱数据,通过构建的混合模型对测试集的识别精度进行评估,发现相较于未改进的CNN模型以及传统机器学习中的支持向量机和随机森林算法模型,改进后的CNN在测试集上的准确率可达到100%.研究结果证明了LIBS技术结合CNN-CBAM网络模型对中药材产地进行准确识别的有效性.     

脉冲激光沉积过程中TiO2等离子体状态诊断及薄膜特性的研究

脉冲激光沉积技术由于具有较高的沉积速率和良好的兼容性,已广泛应用于各种纳米薄膜材料的制备.探究激光等离子体状态与沉积薄膜特性之间的关系,有助于进一步调控与优化脉冲激光技术对薄膜材料的沉积.本文将等离子体状态诊断与沉积薄膜性能相结合,讨论了不同脉冲激光能量下等离子体状态对沉积薄膜性能的影响.结果表明,低烧蚀能量下产生的等离子体更有助于获得质地更好,且与靶材晶相一致的优良薄膜材料.该结果也为探索和调控沉积过程提供参考.     

中药材微量元素成分的LIBS检测

利用时间分辨的激光诱导击穿光谱技术对中药材炒泽泻样品进行了检测分析,测得了样品中的Mg,Al,Si,P,Ca,Ti,Mn,Fe,Co和C等10种元素.基于等离子体局域热动力学平衡假设,得到了等离子体的电子密度和温度,最后利用自由定标分析方法得到了9种元素相对于C的含量.结果表明激光诱导击穿光谱技术可以用于中药材微量元素的有效快速检测.     

极真空紫外波段Al离子发射光谱的分析和模拟

利用两台Nd:YAG激光器作用于放置在真空腔室中的铝靶,获得了Al等离子体的发射光谱,并对23~35nm波段范围内的光谱进行了理论分析.结果表明实验光谱中的分立谱线主要来自于Al 5+-Al 8+离子的2s-2p跃迁;同时利用碰撞辐射稳态模型计算分析了不同电荷态Al离子的离子丰度随电子温度、电子密度的演化关系;最后结合激发态粒子数布局满足归一化玻尔兹曼分布的假设,获得了不同等离子体参数条件下的理论光谱,通过与实验光谱的比较,确定了等离子体参数.