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首页1.06μm激光烧蚀Cu引发的等离子体发射光谱研究及温度效应
该研究论文《空气中激光烧蚀Cu产生等离子体发射光谱的研究》发表于2005年的原子与分子物理学报,由苏茂根、陈冠英、张树东、薛思敏和李澜等人在西北师范大学物理与电子工程学院完成。研究者们利用Q开关Nd:YAG激光器,这是一种特定类型的激光器,其工作波长为1.06微米,脉冲宽度为10纳秒,聚焦在空气中铜(Cu)靶上,以观察激光激发的Cu等离子体发射的光谱特性。 实验过程中,通过改变激光的能量,研究人员对440纳米至540纳米之间的空间分辨发射光谱进行了详细的分析。在实验条件下,他们假设达到了局部热力学平衡(LTE),依据谱线的相对强度,推算出等离子体中的电子温度高达10,000开尔文(K)以上。这表明激光能量足以引发高温等离子体的形成,这对于理解等离子体物理过程至关重要。 论文进一步探讨了电子温度在靶面附近的空间分布变化规律,这有助于揭示激光烧蚀过程中的能量传输和转化机制。特别关注的是,作者深入研究了氮(N II)500.52纳米谱线的强度和半高全宽随激光能量的变化趋势,这是理解等离子体动力学行为和诊断激光烧蚀效率的关键参数。 这项工作对于激光加工、材料科学以及等离子体物理学等领域具有实际应用价值,如在材料表面处理、精密加工以及等离子体诊断技术等方面,提供了重要的理论基础和实验数据支持。整体来说,该研究展示了激光与物质相互作用的复杂过程,并为进一步优化激光加工工艺和提升等离子体控制提供了科学依据。
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第 2 2 卷 第 3 期
原子与分子物理学报
Vol.22 No. 3
2005 年 7 月 J O U R N A L O F A T O M I C A N D M O L E C U L A R P H YSI C S Jul. 2005
文章 编 号 :1000-0364(2005)03-0472-06
空气中激光烧蚀C u产生
等离子体发射光谱的研究^
苏茂根,陈冠英M ,张树东,薛思敏,李 澜
(西北师范大学物理与电子工程学院,兰州730070)
摘 要 :利用Q- 开 关 N d : Y A G 激光 器 产 生 的1.06 JLtmUO n s 的 脉 冲激光聚焦在 空气中的C u 靶 上 ,观测了
激 光 诱 导 的 C u 等离子体发射光谱。采用不同的激 光能量,分析了波长范围为440 n m 到 540 n m 的空间分
辨发射光谱。在局部热力学平衡(L T E ) 条件近似下,根据谱线的相对强度 ,得到了等离子体电子温度约在
IO4 K 以上,给出了靶面附近电子温度的空间演化规律,并探讨了 N( II )500.52 n m 谱线的谱线强度和半高
全宽随激光能量的变化规律。
关 键 词 :激光烧蚀 ;谱 线 展宽 ;电子温度
中图分类号:053 文献标识码:A
The research of laser induced Cu plasma emission spectra in air
S M Mao-gen, C H E N n Guan-yin, Z H A N G Shu-dong, X U E Si-min, LI Lan
(College of Phsics and Electronic Engineering,Northwest Normal University, Lanzhou 730070, P.R . China)
Abstract: Using N d : Y A G laser (with a wavelength of 1064 n m and a pulse width of 10 ns) ablate copper tar
get in air to observe the emission spectra of plasma. The space-resolved spectra are measured in the wavelength
of 440 n m to 540 n m at the different laser energy. Under the model of local thermodynamic equilibrium, the
electronic temperature of Cu plasma are deduced to be in the IO4 scale by the relative line intensities. Finally,
space characteristics of electron temperature are obtained near the target, the strength and F W H M (the full
width half maximum) of N( II ) 500.52 n m spectral line are analysed.
Key words : Laser ablation; Line-Broadening; Electron temperature
近年来,由于脉冲激光烧蚀在激光光谱分析、
激光烧蚀溅射沉积薄膜、质谱微量分析、有机纳米
颗粒制备等领域的广泛应用[1 ~ 5 ],使得人们对于
高能脉冲激光与物质相互作用,等离子体羽的形成
及在真空或背景气体中的膨胀过程有了进一步的
认识。但 是 ,激光与物质相互作用时产生的等离子
体及其演变涉及一系列复杂的动力学过程,同时靶
材料的性质、所处的背景气体及其压强、激光波长
和激光能量等各种因素 制 约 着等 离 子 体 的 形 成 。
因此,对于激光烧蚀等离子体的研究仍然有着重要
的实际意义。
* 收稿日期:2004-09-02
基金项目:西北师范大学科技创新工程项目(No. N W N U - K J X G C - 214)。
作者简介:苏茂根(1978-),甘肃靖远人,西北师范大学物理与电子工程学院硕士研究生。主要从事激光光谱学方面的研究。
** 通讯联系人:陈冠英,E-mail:nwnu- sumg@163 .com
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