磁约束下组合脉冲激光诱导等离子体膨胀动力学研究

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1、学号：S13010034硕士学位论文磁约束下组合脉冲激光诱导等离子体膨胀动力学研究研究生姓名：李奇学科、专业：光学二○一六年三月分类号：TN219密级：可公开UDC：编号：磁约束下组合脉冲激光诱导等离子体膨胀动力学研究ResearchesontheplasmaExpansionDynamicsinducedbyDoublepulsedLaserinthepresenceofMagneticField学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：光学(070207）研究方向：激光与物质相互作用申请学位级别

2、：硕士指导教师：高勋副教授研究生：李奇论文起止时间：2014.09-2015.12长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《磁约束下组合脉冲激光诱导等离子体膨胀动力学研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全

3、了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：年月日导师签名：年月日摘要磁约束激光诱导等离子体的研究是等离子体应用中引人注目的课题。它是用磁场来约束等离子体中带电粒子的运动，使其受到洛伦兹力限制等离子体扩散技术

4、。其广泛应用在激光诱导击穿光谱、磁约束核聚变技术，光刻技术以及磁控溅射技术等领域。由于其物理过程十分复杂，因此我们需要对磁场约束下的激光诱导等离子体膨胀动力学特性进行深入的研究。本文主要研究了磁场约束下组合脉冲激光诱导等离子体光谱特性，等离子体羽体膨胀形态，等离子体冲击波膨胀过程等物理过程。搭建磁场约束下的激光诱导等离子体发射光谱实验系统，研究有无磁场约束下单脉冲激光诱导铝等离子体光谱强度的变化。改变铝靶材在磁场中的位置，研究磁场曲率半径和梯度、磁力线弯曲程度对等离子体光谱的影响，研究不同波长在磁场约束条件下光谱强度的变化

5、，计算了等离子在磁场和不存在磁场下的电子温度和电子密度。研究有无磁场约束下单脉冲激光诱导铝等离子体膨胀动力学特性。通过快速摄影法和阴影法记录等离子体的膨胀图片。对比分析有无磁场中等离子体的膨胀距离、冲击波膨胀速度和压强随着时间的演化过程。并且对比了靶材在磁场中不同位置的荧光图片，计算了等离子体膨胀距离发现磁场中不同位置的等离子体膨胀距离大小与不同位置等离子体的光谱强度大小正好相反，这说明，等离子体膨胀方向相同的曲率和梯度方向，磁性压力高，电子-离子碰撞频率的增加，欧姆加热增强，以及等离子体膨胀速度减小和等离子体膨胀距离减少

6、，并且等离子体发射增强。计算了等离子体冲击波的速度和压强，发现在磁场约束条件下冲击波速度和压强均大于无磁场约束的情况。搭建磁场约束下共线双脉冲激光诱导等离子体实验系统，使用镜像显微镜进行光束合束准直，利用快速摄影法记录了磁场约束下不同延时双脉冲等离子羽体膨胀形态的时间演化过程。采用光谱法分析不同延时双脉冲激光诱导等离子体光谱学特性。双脉冲实验结果又一次证明长波长激光增强了等离子体的屏蔽效应，降低了激光与靶材的耦合，短波长时降低了等离子体的屏蔽效应，增加了激光与靶材的耦合。同时也证明了磁场约束对等离子体特性的影响。关键词：磁

7、约束激光诱导等离子体共线双脉冲快速摄影阴影成像光谱法IABSTRACTConfinementbymagneticfieldresearchisremarkableintheapplicationofplasma.Itisusedtoconstrainthemovementoftheplasmachargedparticlesinthefield,theplasmaconfinementinacertainareabyLorentzforce.Itiswidelyusedinlaser-inducedbreakdownspe

8、ctroscopy,magneticconfinementfusiontechnology,lithographytechnologyandmagnetronsputteringtechnology,researchershavebeenofgreatconcerntoallcountries.Duet