毕业论文--激光诱导Ni 等离子体动力学的实验研究

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1、激光诱导Ni等离子体动力学的实验研究摘要脉冲激光诱导等离子体技术在材料处理、超导薄膜研制、纳米技术、微量元素分析等领域的应用越来越广泛。近几年来，尽管人们在激光等离子体的时间和空间分辨特性方面进行了大量的实验和理论研究，但是激光等离子体的形成是一个十分复杂的过程，它除了与激光、缓冲气体的诸多性质有关外，还与固体样品的物理化学特性密切相关。激光烧蚀金属靶产生的等离子体光谱的研究，是探索上述过程的有效途径之一。在本论文中，我们在350~600nm波长范围内测定了激光烧蚀Ni等离子体中Ni原子的时间和空间分辨的发射光谱。由发射光

2、谱线的强度和STARK展宽计算了等离子体电子温度和电子密度，并由实验结果得到了激光等离子体的时间和空间演化特性。论文共分六章，其主要内容如下：第一章介绍了等离子体的基本概念，主要包括激光等离子体的基本性质和特性、常用的激光等离子体诊断手段以及激光等离子体光谱的应用。第二章简述了有关激光等离子体的基本理论，主要包括激光等离子体的空间结构、激光等离子体的简化模型、激光等离子体中发射光谱线的加宽、以及激光等离子体电子温度和电子密度的计算方法。第三章介绍了我们实验中的实验装置，主要包括烧蚀激光光源、成像系统、光谱测量系统等。64第

3、四章给出了激光Ni等离子体中时间和空间分辨的Ni原子发射光谱的实验测量结果，主要内容有：(1)激光等离子体中Ni原子385.83和380.71nm谱线的时间分辨特性的研究。结果表明：原子的分立谱线强度和连续光谱强度都经历了随延时先增加后减小的过程，但连续光谱强度随延时变化的幅度要小于原子分立谱线强度变化的幅度；(2)激光等离子体中Ni原子385.83和380.71nm谱线空间分辨特性。结果表明：在距靶面2.5mm的范围内，一直有很强的连续谱的分布，其上叠加着分立的原子谱线，并且连续谱的强度和分立谱的强度随着距靶表面距离的增

4、加经历了先增强后减弱的过程。第五章主要研究了激光诱导Ni等离子体电子温度与电子密度的时空演化特性。主要工作有：(1)测定了激光等离子体中Ni原子发射光谱线的STARK展宽。结果表明：在相同的环境下，随着延时的增加STARK展宽先增大后减小；随着距靶距离的增大STARK展宽先增大后减小；(2)由发射光谱线的强度和STARK展宽的实验测定值，计算了激光等离子体的电子密度和电子温度，电子密度和电子温度的数量级分别为1016cm-3和10000K，并得到了激光Ni等离子体电子温度和电子密度的时间和空间演化特性。第六章是对本工作的总

5、结及以后工作的展望。关键词：激光Ni等离子体，发射光谱，时间分辨谱，空间分辨谱，电子温度，电子密度64AnExperimentalInvestigationontheDynamicsoftheLaserInducedNiPlasmaAbstractPulsedlaserinducedplasmatechniqueisapowerfulandavailablemethod,andhasbeenwidelyusedinmanyimportantfieldssuchasmaterialprocess,superconductor

6、thinfilmpreparation,nano-techniqueandtraceelementanalysis.Althoughmanyexperimentalandtheoreticalresearcheshavebeencarriedoutonthelaserproducedplasmadynamics,thetimeandspatial-resolvedspectralpropertiesinrecentyears,itisstillanunsolvedproblembecausetheformingoflase

7、rproducedplasmaisaverycomplicatedprocessnotonlyrelatedtothepropertiesofthelaserandbuffergasbutalsothephysical-chemicalpropertiesofthesolidsample.Theinvestigationsonthemechanismofinteractionbetweenthelaserandthesolidsurfaceandthedynamicsofthelaserinducedplasmashoul

8、dbeperformedindeepdepth.Thestudyontheemissionspectralfromthelaserinducedplasmaprovidesamosteffectivemethodtoexplorethedynamicsofthelaserinduceplasma.Bas