激光诱导等离子体温度与电子密度精确测量方法

"这篇研究论文探讨了激光诱导等离子体的局部热平衡（LTE）态判定方法，旨在提高等离子体温度和电子密度的测量精度。作者提出了结合Boltzmann-Maxwell分布和Saha-Eggert公式来计算等离子体参数，同时建立了基于Gaussian公式和Stark展宽的线宽算法来估算电子密度。他们还运用Mc-Whirter准则作为等离子体是否处于LTE状态的判据。通过实验，研究发现激光能量增加会导致等离子体温度和电子密度线性上升。在特定激光能量范围内，电子密度和温度有所变化。此外，当Boltzmann平面法不适用时，Saha-Boltzmann方法在铝等离子体温度测量中的相对标准偏差显著降低，提高了测量精度。这种方法对于快速计算等离子体参数和判断LTE状态具有广泛应用价值，特别是在自由定标、光谱有效性分析等领域。" 本文是一篇研究论文，重点关注激光诱导等离子体的性质测定，特别是其局部热平衡状态的判断。在等离子体温度测量中，传统的Boltzmann平面法和双线法可能造成精度不足。为解决这一问题，研究者提出了一种新的方法，即结合Boltzmann-Maxwell分布和Saha-Eggert公式。这两种理论工具能够更准确地估计等离子体的温度，从而提高测量的精确度。 同时，文章中介绍了利用Gaussian公式的面积与峰值关系来简化发射谱线线宽的计算，通过谱线的Stark展宽进一步推算出等离子体的电子密度。此外，研究者引入了Mc-Whirter准则作为等离子体是否处于LTE状态的判断依据。通过对激光能量变化的实验观察，他们发现在特定能量范围内，等离子体的温度和电子密度会随着激光能量的增加而线性增加。 在实验中，铝被选为测试样品。结果显示，当激光能量在127至510毫焦耳之间时，等离子体电子密度和温度有明显变化。同时，所有等离子体都满足Mc-Whirter准则的LTE状态阈值条件。在Boltzmann平面法不适用的情况下，Saha-Boltzmann方法在100组铝等离子体光谱的温度测量中表现出更高的精度，相对标准偏差仅为0.4%，远优于双线法的1.3%。 这项工作为快速、准确地计算等离子体参数提供了新的途径，并且对于判断等离子体的LTE状态具有重要意义。其应用不仅限于自由定标和光谱有效性分析，还包括谱线温度校正、最佳采光位置的确定以及理解等离子体的LTE分布状态等研究领域。这一方法的提出，为等离子体科学的研究提供了更可靠的分析工具。