激光誘導(dǎo)等離子體發(fā)射光譜的實(shí)驗(yàn)研究及理論擬合.pdf

1、等離子體溫度和電子數(shù)密度是描述等離子體性質(zhì)非常重要的參數(shù).如何確定等離子體的溫度和電子數(shù)密度的問(wèn)題已經(jīng)引起了眾多研究者的關(guān)注.許多學(xué)者普遍使用玻爾茲曼圖表法和線寬法確定等離子體溫度和電子數(shù)密度.然而,這兩種方法都只適用于連續(xù)譜相對(duì)于特征譜線很弱的情況和發(fā)射光譜沒(méi)有明顯的自吸收結(jié)構(gòu)的情況.然而,在等離子體產(chǎn)生初期,連續(xù)譜相對(duì)于特征譜線來(lái)說(shuō)很強(qiáng),幾乎觀察不到特征譜線.這樣原先通過(guò)玻爾茲曼或者薩哈-玻爾茲曼圖表法測(cè)定等離子體溫度就變得不再可行

2、.這是因?yàn)闊o(wú)論是哪種圖表法,實(shí)際上都是特征譜線強(qiáng)度的比值.如果譜線強(qiáng)度無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定時(shí),這兩種方法就不再適用了.與此同時(shí),當(dāng)?shù)入x子體發(fā)射的特征譜線具有明顯的自吸收結(jié)構(gòu)時(shí),譜線的半高全寬及其強(qiáng)度都不能準(zhǔn)確測(cè)定,那么用線寬方法測(cè)定等離子體電子數(shù)密度就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差.這時(shí)主要的診斷方法就是理論模擬.Tetsuo Sakka等人基于先前的研究闡述了等離子體發(fā)射和吸收光譜理論的特點(diǎn).與此同時(shí),他們基于一維輻射傳輸計(jì)算發(fā)展了一套完善的等離子體模型,

3、并用它模擬了擁有自吸收結(jié)構(gòu)的發(fā)射光譜.同時(shí),他們也討論了各種參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響.但是,他們沒(méi)有考慮連續(xù)譜線的影響,而且人為假設(shè)的參數(shù)過(guò)多.H.R.Pakhal等人也利用一維輻射傳輸方程來(lái)建立等離子發(fā)射光譜模型,同時(shí)考慮了連續(xù)譜線的影響.他們減少了人為給定的參數(shù),從理論上模擬了自吸收明顯情況下的鋁等離子體發(fā)射光譜,得到了不同延遲時(shí)間下鋁等離子體的溫度和電子數(shù)密度以及各類粒子數(shù)密度的空間分布.但是,他們得到的結(jié)果并沒(méi)有與先前方法得到的結(jié)果

4、進(jìn)行比較,不能說(shuō)明模擬結(jié)果的合理性。
　　本文通過(guò)對(duì)激光誘導(dǎo)鉛等離子體光譜的理論擬合,分別做了如下工作:
　　實(shí)驗(yàn)上，采集了激光誘導(dǎo)鉛等離子體的發(fā)射光譜與圖片.分析了激光誘導(dǎo)鉛等離子體的發(fā)射光譜的時(shí)間演化特性和不同的延遲時(shí)間下等離子體羽的圖像.分別用薩哈-玻爾茲曼圖表法和線寬法測(cè)定了等離子體溫度和電子數(shù)密度.
　　理論上,用H.R.Pakhal等人給出的理論編譯了一套程序,并理論模擬包括自吸收明顯和不明顯兩種情況的鉛等