基于电动势效应的激光烧蚀等离子体诊断

发布时间：2025-07-03 02:13

　　初生和扩散时段的激光烧蚀等离子体,特性差异很大。初生时段是指激光持续期及之后的极短时间(数十纳秒)。在这个时段内,等离子体刚刚形成,还未来得及扩散,无论其气压还是密度都很高,因而是高密度热等离子体。等离子体的体积很小,而且演化很快,时空分布极不均匀。而扩散形成的羽流等离子体,则是低气压非平衡低温等离子体。本文针对激光烧蚀初生期的特点,提出了一种基于电动势效应的激光烧蚀等离子体诊断方法,设计了两种不同的测量电路,即短路电流和开路电压测量电路,用于测量初生时段内烧蚀区的电子发射量。利用该方法分析研究了电子发射量与烧蚀工艺参数的关系,验证了方法的可行性,为激光烧蚀等离子体诊断提供了一种新途径。在激光开始辐照后,辐照区温度随之升高,表面首先发生电子发射过程,发射的电子在烧蚀表面与外围导体表面之间便会产生脉冲电动势。随后,辐照区发生融化和电离,形成高气压高温高密度的烧蚀等离子体。由于初生期的烧蚀等离子体空间分布极不均匀,密度梯度非常大,使得初生期等离子体扩散可能属于非双极扩散。非双极扩散同样在烧蚀表面与外围导体表面之间诱导形成电动势。测量上述烧蚀诱导电动势的幅值和演化,可估算初生期烧蚀区的电子发射...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 脉冲激光烧蚀的研究现状
    1.2 激光烧蚀等离子体的诊断技术
        1.2.1 等离子体的基本诊断方法
        1.2.2 激光烧蚀等离子体光谱测量
    1.3 本文研究目的
    1.4 本文研究的主要内容及文章安排
2 实验装置及技术原理
    2.1 激光烧蚀的机制
    2.2 激光烧蚀实验装置
    2.3 激光烧蚀过程的电动势效应
    2.4 激光烧蚀电动势的短路测量方法
        2.4.1 短路电流测量原理及计算
        2.4.2 导线长度对电压的影响
        2.4.3 测量电路
        2.4.4 烧蚀材料的选择
        2.4.5 激光入射角度对峰值电压的影响
        2.4.6 材料烧蚀位置对峰值电压的影响
        2.4.7 激光能量稳定性对峰值电压的影响
    2.5 激光烧蚀电动势的开路测量方法
        2.5.1 开路电压测量原理
        2.5.2 测量回路的设计与优化
    2.6 激光烧蚀发光形貌采集
        2.6.1 工业相机采集方法
        2.6.2 小孔成像采集方法
        2.6.3 彩色摄像机采集方法
3 结果分析与讨论
    3.1 激光烧蚀电动势的短路电流分析
        3.1.1 短路电流信号的特点与分析
        3.1.2 烧蚀材料种类对短路信号的影响
        3.1.3 激光能量对电子发射量的影响
        3.1.4 气压对电子发射量的影响
        3.1.5 短路电流分析小结
    3.2 激光烧蚀电动势的开路电压分析
        3.2.1 开路电压信号的特点与分析
        3.2.2 气压对开路电压信号的影响
        3.2.3 极板间距对开路电压峰值的影响
        3.2.4 激光能量对开路电压峰值的影响
        3.2.5 烧蚀石墨的开路电压信号
        3.2.6 开路电压分析小结
    3.3 两种测量方法对比
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：4055605