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基于Hβ线和Ag特征谱线Stark展宽的火花放电辅助增强激光诱导击穿等离子体电子密度测量
1
作者 黄庆锌 李珊珊 +1 位作者 李润华 陈钰琦 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期287-294,共8页
在火花放电辅助增强激光诱导击穿光谱技术中利用Ag特征谱线的Stark展宽作为指向,对等离子体电子密度进行了准确测量。采用纯银针作为放电电极,以含氢无机盐磷酸二氢钾为样品,根据Hβ线的Stark展宽确定了不同放电条件下的等离子体平均电... 在火花放电辅助增强激光诱导击穿光谱技术中利用Ag特征谱线的Stark展宽作为指向,对等离子体电子密度进行了准确测量。采用纯银针作为放电电极,以含氢无机盐磷酸二氢钾为样品,根据Hβ线的Stark展宽确定了不同放电条件下的等离子体平均电子密度,并绘制了Ag Ⅰ 520.91 nm Stark展宽与电子密度相对应的校正曲线。结果表明二者有很好的线性相关性,线性拟合度为0.982。在采用银放电电极的火花放电辅助增强激光诱导击穿光谱技术中,分析不含氢样品时可以利用Ag原子谱线的Stark展宽间接确定等离子体电子密度,为火花放电辅助增强激光诱导击穿光谱技术中进行等离子体电子密度分析提供了新的途径。 展开更多
关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 等离子体 火花放电 Stark展宽 电子密度
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激光诱导铝等离子体结构演化及传播机制
2
作者 赵洋 张雷 +3 位作者 田志辉 张秀清 马维光 尹王保 《光学精密工程》 北大核心 2025年第13期1999-2007,共9页
搭建了具有1 ns时间分辨率和0.01 mm空间分辨率的高时空分辨等离子体瞬态成像系统。在氩气环境与10 GW/cm^(2)的激光条件下,实现了对铝等离子体中中性原子(AlⅠ/ArⅠ)和一次电离离子(AlⅡ/ArⅡ)的空间分布动态测量。实验结果表明,等离... 搭建了具有1 ns时间分辨率和0.01 mm空间分辨率的高时空分辨等离子体瞬态成像系统。在氩气环境与10 GW/cm^(2)的激光条件下,实现了对铝等离子体中中性原子(AlⅠ/ArⅠ)和一次电离离子(AlⅡ/ArⅡ)的空间分布动态测量。实验结果表明,等离子体呈狭长形态,其轴向膨胀速度高于径向速度。由于激光与氩气层的强耦合作用,冲击气体层呈现高电离度,氩离子会与铝蒸气羽核相互重叠,其形态特征符合激光支持爆轰波理论模型。还讨论了不同类型粒子的寿命,揭示了上能级能量差异与离子复合过程对激发态粒子布居数衰减速率的影响机制。该成像系统突破了传统成像技术采集强度为观测方向积分值的局限性,为观察等离子体粒子的分布结构和膨胀过程提供了新方法,所揭示的等离子体时空演化规律有望为高精度激光诱导击穿光谱应用提供理论支撑。 展开更多
关键词 激光光谱 激光诱导等离子体 激光支持爆轰波 粒子分布
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表面纳米化提升真空开关内激光诱导等离子体信号研究
3
作者 陈家伟 刘佳琪 +3 位作者 袁欢 杨爱军 王小华 荣命哲 《高压电器》 北大核心 2025年第8期32-38,共7页
针对真空开关带电检测中激光诱导等离子体技术灵敏度不足的问题,本研究提出一种基于金纳米粒子增强激光诱导等离子体的表面纳米化技术,系统研究了低气压下不同延迟时间、不同粒径的金纳米粒子对铜靶材光谱信号的增强规律。结果表明,金... 针对真空开关带电检测中激光诱导等离子体技术灵敏度不足的问题,本研究提出一种基于金纳米粒子增强激光诱导等离子体的表面纳米化技术,系统研究了低气压下不同延迟时间、不同粒径的金纳米粒子对铜靶材光谱信号的增强规律。结果表明,金纳米粒子在低气压下可显著增强光谱信号,并将检测限降低至10-4Pa,5nm粒径在100ns延迟时间下增强效果最优,最大增强倍数达13.55倍,平均增强倍数达到6.77倍。随着气压升高,增强效果呈线性下降,但金纳米粒子仍能有效抑制气压对等离子体辐射的负面影响。此外,金纳米粒子通过局域表面等离子体共振效应延长了等离子体信号持续时间,使等离子体束缚在膨胀的初始阶段,并提高辐射积分强度拟合精度R2至0.9998。本研究揭示了金纳米粒子在低气压下的增强机制,为真空断路器真空度在线检测提供更高的精度。 展开更多
关键词 激光诱导等离子体 纳米粒子 真空开关 真空度 信号增强 光谱分析 在线检测 局域表面等离子体共振
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共轴双脉冲激光诱导击穿光谱等离子体辐射信号的增强机制 被引量：3
4
作者 赵芸怡 宋震 +5 位作者 王俊霄 张雷 马维光 董磊 尹王保 贾锁堂 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期2029-2039,共11页
双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和... 双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)在痕量元素的高灵敏探测中发挥着重要作用,有关其信号增强机制已存在有诸多解释,但有必要进一步从等离子体辐射荧光特性、等离子体温度和数密度的空间分布等方面开展深入探讨。构建了基于激光热烧蚀和二维轴对称流体动力学的理论模型,并用它模拟了单脉冲LIBS和共轴双脉冲DP-LIBS激发条件下激光烧蚀铝镁合金产生等离子体及其辐照度的时空演化过程,对比了不同脉冲间隔下谱线强度的增强效果,分析了等离子体温度、各类粒子数密度的空间分布结构以及等离子体的屏蔽效应,并由此阐释了DP-LIBS的光谱信号增强机制。结果表明,共轴DP-LIBS诱导等离子体辐射信号的增强主要源于第二束激光增加了粒子数密度和等离子体温度,而等离子体的屏蔽效应主要出现在靶材表面的羽流层。这一研究为DP-LIBS实验研究和信号增强溯源提供了重要的理论基础,也能够帮助科研人员快速准确地优化DP-LIBS实验装置参数。 展开更多
关键词 激光诱导等离子体 辐射流体动力学模型 双脉冲激光诱导击穿光谱 激光烧蚀 信号增强机制
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锌的激光诱导击穿光谱与等离子体温度研究
5
作者 张兴龙 张启航 刘玉柱 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期587-594,共8页
金属锌的探测工作对于诸多领域有着重要意义。本研究采用激光诱导击穿光谱技术对锌进行了检测分析,标记出锌在200~895 nm波段内的31条特征谱线。并且在不同激光能量下进行了多次探测,发现激光能量对于锌谱线的相对强度影响显著。同时计... 金属锌的探测工作对于诸多领域有着重要意义。本研究采用激光诱导击穿光谱技术对锌进行了检测分析,标记出锌在200~895 nm波段内的31条特征谱线。并且在不同激光能量下进行了多次探测,发现激光能量对于锌谱线的相对强度影响显著。同时计算了不同激光能量下的等离子体温度,发现等离子体温度随着激光能量的增加而逐渐升高。此外,研究了离子线与原子线强度比和等离子体温度的关系,结果表明,锌的离子线与原子线强度比和等离子体温度之间呈正相关趋势。 展开更多
关键词 光谱学 等离子体温度 激光诱导击穿光谱 光谱分析
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长脉宽激光诱导击穿土壤等离子体的光谱特性研究 被引量：1
6
作者 徐送宁 姜冉 +2 位作者 宁日波 李倩 李传祥 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3204-3208,共5页
采用长脉宽激光(500μs)作为激发光源,研究了长脉宽激光在低能量密度条件下诱导击穿土壤等离子体的光谱特性。实验发现,在长脉宽激光的激发下等离子体光谱特性与纳秒及超短脉宽激光相比存在较大的差异,在402~409nm波段和420~436nm波段,... 采用长脉宽激光(500μs)作为激发光源,研究了长脉宽激光在低能量密度条件下诱导击穿土壤等离子体的光谱特性。实验发现,在长脉宽激光的激发下等离子体光谱特性与纳秒及超短脉宽激光相比存在较大的差异,在402~409nm波段和420~436nm波段,土壤等离子体光谱均没有出现强烈的连续背景辐射阶段,所激发产生的等离子体发光寿命可持续220~270μs。特征谱线PbⅠ405.78nm和CrⅠ425.43nm分别在210和190μs时出现,且谱线强度均随时间延长而逐渐增加,分别在延时320和350μs时达到最大值。研究结果表明,采用长脉宽激光作为激发光源,增加了激光与物质相互作用的时间,有助于激发形成发光时间较长的"准稳态等离子体";应用内标法建立了Pb和Cr元素校准曲线,8次重复实验得到分析线与内标线净信号强度比值的相对标准偏差为2.21~6.35%,长脉宽激光激发产生的等离子体发光稳定;计算得到土壤中Pb和Cr元素的检测限分别为34.7和40.0mg·kg-1,达到国家土壤环境质量标准规定的一级含量要求;长脉宽激光激发产生等离子体的电子温度为6 612K,电子密度为3.7×1017 cm-3,达到了局部热平衡状态。 展开更多
关键词 长脉宽激光诱导击穿等离子体 发光寿命 相对标准偏差 检测限
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TC4钛合金样品硬度对激光诱导等离子体温度的影响研究
7
作者 杨楠 程天乐 +2 位作者 史广源 皮雨欣 崔敏超 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期522-532,共11页
钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等优良特性,目前已被广泛应用于压气机盘和叶片制造等航空制造领域。然而,钛合金材料的硬度较低,在服役过程中极易出现摩擦损耗等问题,从而降低部件的使用寿命。因此,原位、实时的硬度监测对钛合金部... 钛合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等优良特性,目前已被广泛应用于压气机盘和叶片制造等航空制造领域。然而,钛合金材料的硬度较低,在服役过程中极易出现摩擦损耗等问题,从而降低部件的使用寿命。因此,原位、实时的硬度监测对钛合金部件在使用过程中的性能评估具有重要意义。本工作利用激光诱导击穿光谱(LIBS)对TC4钛合金样品热处理后的不同硬度进行了表征。实验结果发现,随着样品硬度增大,材料的激光诱导等离子体温度呈上升趋势,表明激光诱导等离子体温度可以作为金属硬度的重要表征参数。研究还进一步探究了材料硬度变化对等离子体温度影响的内在机理。 展开更多
关键词 光谱学 硬度检测 激光诱导击穿光谱 等离子体温度 TC4钛合金
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不同气压下银纳米粒子增强激光诱导等离子体信号 被引量：1
8
作者 刘佳琪 柯伟 +3 位作者 袁欢 杨爱军 王小华 荣命哲 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1-10,共10页
基于激光诱导击穿光谱技术实现带电检测真空开关真空度亦成为趋势,该技术可以达到10^(-3)Pa的检测能力。然而,现有激光诱导击穿光谱技术(LIBS)存在检测限较高、灵敏度较低等问题,因此提出一种基于金属纳米粒子的增强技术来提高真空开关... 基于激光诱导击穿光谱技术实现带电检测真空开关真空度亦成为趋势,该技术可以达到10^(-3)Pa的检测能力。然而,现有激光诱导击穿光谱技术(LIBS)存在检测限较高、灵敏度较低等问题,因此提出一种基于金属纳米粒子的增强技术来提高真空开关真空度带电检测精度。通过在样品表面涂覆银纳米粒子层,降低激光击穿阈值,提升信号谱线强度。研究了不同气压下激光诱导等离子体信号随延迟时间以及试剂浓度的变化规律,研究结果表明,银纳米粒子在常气压下对信号增强可达1~2个数量级,且浓度越高,增强效果越好。在低气压下,银纳米粒子的信号增强达到1~2倍,随着气压降低,增强倍数先增大后减小,且等离子体被激发时间早于大气压下。银纳米粒子对背景噪声辐射强度没有显著影响,因此使用银纳米粒子可以有效提高等离子体信号的信噪比,对真空开关真空度带电检测起到一定优化作用。 展开更多
关键词 激光诱导等离子体 真空度 激光诱导击穿光谱技术 纳米粒子增强 带电检测 等离子体
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基于激光诱导等离子体的真空开关真空度检测稳定性研究
9
作者 柯伟 袁欢 +3 位作者 刘佳琪 王小华 杨爱军 荣命哲 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期561-569,共9页
基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法是一种非接触式真空度检测方法,有望实现安全可靠的真空开关真空度带电检测。但是,激光诱导等离子体的演化是一个十分复杂的物理过程,激光能量、等离子体测量延迟时间等因素直接影响... 基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法是一种非接触式真空度检测方法,有望实现安全可靠的真空开关真空度带电检测。但是,激光诱导等离子体的演化是一个十分复杂的物理过程,激光能量、等离子体测量延迟时间等因素直接影响了等离子体成像,对等离子体成像稳定性的影响需要进行更加深入的研究。为此采用相对标准偏差研究了等离子体成像平均次数、激光能量和等离子体测量延迟时间等对等离子体图像和等离子体辐射强度积分稳定性的影响。结果显示,多次成像平均得到的等离子体图像和辐射强度积分不随平均次数发生明显变化,可用于表征真空度。更重要的是,等离子体辐射强度积分的相对标准偏差随平均次数和激光能量的增加而单调下降,随延迟时间的增加而增大,这意味着对等离子体进行多次成像平均,增加激光能量,减小等离子体成像的延迟时间可以提高等离子体辐射强度积分的稳定性,有利于提高真空度检测精度。该研究为基于激光诱导等离子体成像的真空开关真空度检测方法的参数优化提供了指导,为该方法的实际工程应用奠定了实验基础。 展开更多
关键词 真空开关 真空度检测 激光诱导等离子体 等离子体辐射强度积分 等离子体稳定性
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基于激光诱导等离子体的Mach⁃Zehnder干涉法测量气体介质恢复特性的研究
10
作者 陈介夫 孙昊 +3 位作者 李刚 吴翊 高文 刘广义 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期199-205,共7页
在高压电器中,灭弧气体的应用十分广泛,气体的灭弧性能与其恢复特性息息相关。对于气体介质的灭弧性能测量,已有理论研究中的建模仿真方法以及一些直接或间接的测量电子密度的手段都存在较明显的缺点。为解决这一问题,文中通过Mach⁃Zehn... 在高压电器中,灭弧气体的应用十分广泛,气体的灭弧性能与其恢复特性息息相关。对于气体介质的灭弧性能测量,已有理论研究中的建模仿真方法以及一些直接或间接的测量电子密度的手段都存在较明显的缺点。为解决这一问题,文中通过Mach⁃Zehnder干涉法可以较为精确地测量出弧后各时间点的电子密度这一研究气体介质恢复特性的关键参数。同时考虑到断路器结构下新型气体介质测量成本高昂,文中设计了基于激光诱导等离子的气体介质恢复特性测量实验。通过该实验,对SF_(6)、CO_(2)和N_(2)的电子密度衰减特性进行测量,其电子密度的衰减速率特征值为SF(61)>CO(20.77)>N(20.72),并与已有结论进行对比,验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 激光诱导等离子体 Mach⁃Zehnder干涉法 电子密度 气体介质恢复特性
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激光诱导等离子体加工蓝宝石微结构及其润湿性 被引量：1
11
作者 王晓光 温秋玲 +3 位作者 陈金鸿 黄国钦 崔长彩 姜峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期366-380,共15页
激光诱导等离子体刻蚀技术在蓝宝石表面微结构制作方面具有独特的优势。通过控制变量法研究了激光能量密度、靶材和蓝宝石之间的距离和扫描速度对激光诱导等离子体加工蓝宝石微槽的微观形貌和几何尺寸的影响规律。通过正交试验研究了激... 激光诱导等离子体刻蚀技术在蓝宝石表面微结构制作方面具有独特的优势。通过控制变量法研究了激光能量密度、靶材和蓝宝石之间的距离和扫描速度对激光诱导等离子体加工蓝宝石微槽的微观形貌和几何尺寸的影响规律。通过正交试验研究了激光诱导等离子体工艺参数对蓝宝石表面微结构接触角的影响,发现扫描线间距对接触角的影响最大,靶材和蓝宝石之间的距离和激光能量密度次之,扫描速度的影响最小。当激光能量密度为6.3 J/cm^(2),扫描线间距为200μm,靶材和蓝宝石之间的距离为150μm,扫描速度为10 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为136°,表现出良好的疏水性;当激光能量密度为7.4 J/cm^(2),扫描线间距为50μm,靶材和蓝宝石之间的距离为100μm,扫描速度为5 mm/s时,蓝宝石表面微结构的接触角为29°,具有较好的亲水性,并且长时间放置后表面接触角基本保持不变。通过扫描电镜观察发现,蓝宝石表面的微结构上分布着许多纳米颗粒,这些微纳结构共同影响蓝宝石的润湿性。 展开更多
关键词 激光诱导等离子体烧蚀 蓝宝石 微结构 工艺参数 表面润湿性
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激光诱导击穿空气等离子体参数的光谱分析法 被引量：5
12
作者 汪桂霞 苏俊宏 +1 位作者 徐均琪 王青松 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1082-1086,共5页
空气等离子体的电子温度和密度对激光诱导空气击穿等离子体产生闪光过程的研究有着重要的意义,本文将纳秒Nd∶YAG脉冲激光(1064 nm)聚焦于大气中,诱导其产生等离子体闪光,并通过Avantes-ULS3648型9通道的光谱仪采集闪光光谱,通过光谱分... 空气等离子体的电子温度和密度对激光诱导空气击穿等离子体产生闪光过程的研究有着重要的意义,本文将纳秒Nd∶YAG脉冲激光(1064 nm)聚焦于大气中,诱导其产生等离子体闪光,并通过Avantes-ULS3648型9通道的光谱仪采集闪光光谱,通过光谱分析,研究了不同延迟时间下激光诱导击穿空气等离子体产生过程中的等离子体电子温度和电子密度的变化情况。根据同一元素不同峰值位发出的光谱,由相对强度比较法可以得出等离子体电子温度,由斯塔克展宽法可得到等离子体电子密度的变化,通过分析发现,等离子体电子温度和密度均随延迟时间的增大而下降。这些结果对研究强激光作用下空气击穿的气体动力理论机制有一定的科学意义。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱(LIBS) 空气等离子体 等离子体闪光 电子温度 电子密度
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空间约束中药材等离子体最佳探测时间研究
13
作者 陶翰飞 赵静怡 +3 位作者 王浪 李业秋 崔建丰 岱钦 《激光杂志》 北大核心 2025年第3期91-97,共7页
利用激光诱导击穿光谱技术和空间约束方法对不同元素特征谱线的最佳探测延迟时间进行研究,建立等离子体热膨胀模型,模拟等离子体在不同空间约束深度和时间的热膨胀瞬态过程,分析了环境气压、温度和湿度的变化对结果的影响。对不同空间... 利用激光诱导击穿光谱技术和空间约束方法对不同元素特征谱线的最佳探测延迟时间进行研究,建立等离子体热膨胀模型,模拟等离子体在不同空间约束深度和时间的热膨胀瞬态过程,分析了环境气压、温度和湿度的变化对结果的影响。对不同空间约束深度的中药材玉竹样品进行激光诱导击穿光谱检测实验,以MgⅠ285.12 nm和CaⅡ396.84 nm作为特征分析谱线,分析了空间约束深度和时间的变化对谱线强度的影响,并探究了激发光源输出特性的变化对谱线强度的影响。在激光能量为30 mJ,重复频率为1 Hz,最佳空间约束深度为1.9 mm的条件下谱线强度得到明显加强,Mg元素的最佳探测时间为0.5μs,而Ca元素的最佳探测时间为1.2μs,表明不同元素在相同空间约束深度下对谱线增强效果最佳的探测时间不同。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 空间约束 时间分辨 最佳探测时间
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不同气压下激光诱导击穿Cu合金等离子体光谱自吸收现象研究 被引量：3
14
作者 宁日波 李传祥 +2 位作者 李倩 袁备 徐送宁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期3546-3549,共4页
采用波长532nm激光(脉宽为8ns)诱导激发铜合金等离子体光谱,研究了激光能量分别为100,80,60和40mJ时,常压下谱线(CuⅠ324.754nm)自吸收现象;在激光能量为100和40mJ的条件下,研究了低环境压力对铜合金等离子体元素发射谱线自吸收现象和... 采用波长532nm激光(脉宽为8ns)诱导激发铜合金等离子体光谱,研究了激光能量分别为100,80,60和40mJ时,常压下谱线(CuⅠ324.754nm)自吸收现象;在激光能量为100和40mJ的条件下,研究了低环境压力对铜合金等离子体元素发射谱线自吸收现象和谱线特性的影响。结果表明:常压下谱线(CuⅠ324.754nm)存在严重的自吸收现象,自吸收程度随激光能量减小而降低。适度降低环境压强,谱线的自吸收程度大大降低,谱线的信背比增大,且在一定的低气压条件下,自吸收现象可以基本消除。在5.0×10~4Pa气压下,两种能量下谱线的信背比均达到最大值,分别为8.90和8.66,相对于常压分别增大了11.23和12.62倍,此时谱线强度的相对标准偏差分别为2.9%和1.3%;两种能量下等离子体元素发射谱线的线宽随着气压的下降迅速减小,当气压为5.0×10~4 Pa时,等离子体元素发射谱线的线宽分别为0.08和0.06nm,是常压下线宽的19%和20%。研究表明:低压环境能明显提高光谱分析的灵敏度和精密度,使得在分析较高含量元素时允许选择灵敏谱线,为采用LIBS技术准确测定高含量元素提供了有效方法。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 低气压 自吸收 线型拟合
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激光诱导等离子体光谱元素成像技术研究进展及其在核材料检测领域的应用
15
作者 田雨薇 王远航 +3 位作者 高智星 何运 王钊 孙伟 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2024年第6期739-748,共10页
激光诱导等离子体光谱(LIPS)元素成像技术以其具备测量不受辐射本底影响、测量速度快、样品制备相对简单、可远程分析放射性样品等优势在核材料检测领域展现出巨大的潜力。对激光诱导等离子体光谱元素成像技术的成像系统和数据处理两个... 激光诱导等离子体光谱(LIPS)元素成像技术以其具备测量不受辐射本底影响、测量速度快、样品制备相对简单、可远程分析放射性样品等优势在核材料检测领域展现出巨大的潜力。对激光诱导等离子体光谱元素成像技术的成像系统和数据处理两个方面进行综述,并对其研究进展和在核材料检测领域的应用进行综合分析,总结LIPS元素成像技术的优势与面临的挑战,对LIPS元素成像技术在核材料检测领域的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 激光诱导等离子体光谱 元素成像技术 核材料检测
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金刚石等离子体刻蚀技术研究进展
16
作者 焦硕沛 张旭芳 +2 位作者 李明坤 张雪恰 张静 《表面技术》 北大核心 2025年第7期34-49,共16页
金刚石因其优越的电学、物理及化学性质,如超宽的禁带宽度、高硬度、高热导率和高稳定性,被广泛应用于电子器件、光学元件及微机电系统(MEMS)等领域。然而,由于其高度稳定的物理和化学性质,使得金刚石的加工具有极大的挑战性。在众多金... 金刚石因其优越的电学、物理及化学性质,如超宽的禁带宽度、高硬度、高热导率和高稳定性,被广泛应用于电子器件、光学元件及微机电系统(MEMS)等领域。然而,由于其高度稳定的物理和化学性质,使得金刚石的加工具有极大的挑战性。在众多金刚石刻蚀方法中,等离子体刻蚀技术因其高精度和低损伤的优势,成为金刚石微加工的重要手段。综述了不同类型等离子体刻蚀金刚石的研究进展,分别介绍了氧等离子体、氢等离子体以及其他混合气体的刻蚀特点,详细阐明了各种等离子体刻蚀金刚石的刻蚀机理。此外,还分析了影响刻蚀的主要因素,包括气压、功率、温度和金刚石类型等,这些参数共同决定了刻蚀的速率、粗糙度和选择比。最后,探讨了等离子体刻蚀拓展工艺的研究进展,说明了激光诱导等离子体刻蚀的工作原理和其在金刚石加工领域的应用前景,以及金属催化等离子体刻蚀的刻蚀机理及此方法在金刚石薄膜图案化上的应用前景。通过总结不同刻蚀气体及工艺参数对刻蚀效果的影响,本文旨在为实现对金刚石的精确刻蚀提供理论依据,并为不同用途的金刚石器件的制备提供参考。最后,展望了等离子体刻蚀技术在金刚石微纳加工领域的未来发展方向,包括新型刻蚀气体的探索、与其他加工技术的结合以及工艺参数的进一步优化。 展开更多
关键词 金刚石 等离子体刻蚀 微纳加工 金属催化 图案化 激光诱导
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激光诱导击穿空气等离子体光谱及半经验理论模拟
17
作者 孙对兄 苏茂根 +3 位作者 董晨钟 马云云 杨峰 曹世权 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3230-3234,共5页
利用Nd∶YAG激光器输出的1 064nm激光进行了激光诱导击穿空气光谱实验,测量了空气等离子体的时间分辨光谱。基于局域热动力学平衡模型,建立了模拟激光诱导击穿光谱的方法。对700~900nm波段的空气等离子体光谱进行了模拟。通过模拟结果... 利用Nd∶YAG激光器输出的1 064nm激光进行了激光诱导击穿空气光谱实验,测量了空气等离子体的时间分辨光谱。基于局域热动力学平衡模型,建立了模拟激光诱导击穿光谱的方法。对700~900nm波段的空气等离子体光谱进行了模拟。通过模拟结果与实验结果的比较,进一步估算出了空气中氮、氧和氩的相对含量。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 光谱模拟 局域热动平衡
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激光诱导击穿光谱烟叶Cu谱线等离子体参数及定量分析 被引量：4
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作者 路朝辉 陈睿鹏 +6 位作者 马刘正 孙海峰 王顺 常课课 郭清乾 冯小虎 胡建东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3214-3219,共6页
农业领域中对植株元素的快速检测和实时监控十分重要。采用Nd∶YAG激光器和中阶梯ICCD光栅光谱仪获取金属元素Cu等离子体谱线。为研究激光诱导击穿光谱(laser induced break-down spectroscopy,LIBS)金属元素Cu定量分析的标定曲线和等... 农业领域中对植株元素的快速检测和实时监控十分重要。采用Nd∶YAG激光器和中阶梯ICCD光栅光谱仪获取金属元素Cu等离子体谱线。为研究激光诱导击穿光谱(laser induced break-down spectroscopy,LIBS)金属元素Cu定量分析的标定曲线和等离子体参数,制备Cu含量范围为8.59~156.35μg·g^(-1)烟叶样品进行实验。实验结果表明烟叶中金属元素Cu特征谱线324.75nm处干扰小、谱线明显。烟叶样品受激发产生等离子体温度为39 458.94K,Cu等离子体电子密度为0.74×1016,谱线强度和样品浓度建立的标定曲线相关系数r为0.98,平均相对标准偏差RSD(relative standard deviation)为2.59%,Cu含量理论最低检测限为7.72μg·g^(-1),谱线信噪比(SNR)为7.86。激光诱导击穿光谱方法可以应用于卷烟生产线在线检测金属元素Cu含量和监测烟叶中金属元素Cu对烟草生长的影响。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱(LIBS) 烟叶 等离子体 最低检测限
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腔体约束材料对激光诱导击穿Cu等离子体光谱的影响 被引量：1
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作者 孙冉 郝晓剑 +1 位作者 杨彦伟 任龙 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3801-3805,共5页
激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种物质成分分析技术,它利用脉冲激光聚焦在样品表面,当激光烧蚀样品时产生等离子体,光谱仪收集等离子体辐射的光谱,计算机进行元素分析。它具有操作简便快速,检测元素全面等优点。传统LIBS存在检测灵敏度... 激光诱导击穿光谱(LIBS)技术是一种物质成分分析技术,它利用脉冲激光聚焦在样品表面,当激光烧蚀样品时产生等离子体,光谱仪收集等离子体辐射的光谱,计算机进行元素分析。它具有操作简便快速,检测元素全面等优点。传统LIBS存在检测灵敏度低,谱线背景噪声高等缺点,将LIBS技术与腔体约束结合起来可以增强光谱强度,同时信噪比和等离子体温度等一些参数也会有效提高。使用PLA和铝两种材料的圆柱形约束腔固定在黄铜样品表面,直径分别为5和6 mm,高度分别为1, 2, 3, 4和5 mm。利用光谱仪采集了CuⅠ510.55 nm, CuⅠ515.32 nm和CuⅠ521.82 nm三条Cu等离子体谱线,并对其进行了分析研究。实验结果表明相比于未加腔体约束,光谱强度在每种腔体约束下都得到了增强。针对CuⅠ515.32 nm谱线,研究了它在各个约束腔下的增强因子和信噪比。随着圆柱形约束腔高度的增加,增强因子呈现先增大后减小的趋势,在高度为4 mm时达到最大。同一高度、不同直径的约束腔,直径为5 mm时比6 mm时要大。而对于同一高度、同一直径的腔体来说,铝材料腔体约束下都比PLA材料的大。在当前实验条件下,高度4 mm、直径5 mm的铝材料的约束腔增强效果最明显,增强因子达到最大值28.29。信噪比与增强因子变化趋势一致,也在高度4 mm、直径5 mm的铝材料的约束腔下达到最大值44.03,是没有腔体约束时的13.89倍。此外,计算了等离子体温度, PLA材料的约束腔对等离子体温度影响较小,而在铝约束腔下等离子体温度增加明显, 5μs时在与没有约束腔时相差达到最大值467.35 K。腔体约束装置简单,与LIBS系统组合方便,并且增强光谱效果明显,具有广阔的应用前景。本文研究了LIBS系统结合不同材料的腔体约束对激光诱导击穿Cu等离子体光谱的影响,对腔体材料的选取有一定的参考价值。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 腔体约束 腔体材料 信噪比 等离子体温度
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高真空激光等离子体的同步移相干涉诊断及仿真
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作者 许贝贝 陆健 +2 位作者 张宏超 高楼 唐懋 《激光技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期14-19,共6页
为了解决在高真空环境下,等离子体膨胀迅速、外围羽流引起的条纹偏移小、单幅干涉条纹图难以检出的问题,采用同步移相干涉测试技术得到了1.333×10-4 Pa和1.333×10-3 Pa真空度下激光诱导铝等离子体电子密度分布;同时采用2维轴... 为了解决在高真空环境下,等离子体膨胀迅速、外围羽流引起的条纹偏移小、单幅干涉条纹图难以检出的问题,采用同步移相干涉测试技术得到了1.333×10-4 Pa和1.333×10-3 Pa真空度下激光诱导铝等离子体电子密度分布;同时采用2维轴对称流体动力学模型,对高真空环境下激光诱导等离子体的膨胀过程进行了数值仿真,得到了电子密度的2维分布,并分析了数值仿真结果存在偏差的原因及改进方法。结果表明,等离子体的中心电子密度在50 ns时下降至1.4×1020 cm-3;数值仿真结果与实验结果吻合较好,验证了模型的正确性。该研究为高真空下激光等离子体的研究提供了一定的参考。 展开更多
关键词 激光技术 激光诱导等离子体 高真空 同步移相 电子密度 数值仿真
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