1 华北电力大学数理系， 河北 保定 071003
2 华北电力大学机械工程系， 河北 保定 071000
以Nd·YAG激光器的二倍频输出作为激发源， 获得了激光诱导Ni等离子体的发射光谱， 基于发射光谱， 对等离子体电子激发温度和电子密度进行了测量， 其典型值分别为3 714 K， 4.67×1016 cm-3。 测量了等离子体电子激发温度和电子密度的空间分布， 发现沿垂直于激光传播方向的径向， 随到中心点距离的增加， 等离子体辐射的强度减小， 但线型和线宽不变， 表明等离子体电子激发温度和电子密度沿径向均匀分布。 沿激光传播方向， 随到样品表面距离的增加， 等离子体辐射强度、 电子激发温度和电子密度先增加后降低， 在距样品表面1.5 mm处， 达到最大值。 采用激光诱导击穿光谱技术进行相关探测时， 收集距离样品表面1.5 mm处的发射谱， 有利于提高探测灵敏度。
激光诱导击穿光谱 镍板 电子激发温度 电子密度 空间分布 Laser induced breakdown spectroscopy Nickel Electronic excitation temperature Electronic density Spatial distribution 光谱学与光谱分析
2018, 38(8): 2578
1 中南大学材料科学与工程学院, 湖南 长沙 410000
2 广东省新材料研究所, 现代材料表面工程技术国家工程实验室, 广东省现代表面工程技术重点实验室, 广东 广州 510651
采用发射光谱分析不同气体组分的等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)射流, 通过Abel转换得出射流径向各点处的光谱强度, 比较和分析射流中不同气体的成分分布。 采用多谱线斜率法研究不同气体组分的射流在径向距离上电子温度的变化, 通过Hβ谱线的stark展宽计算径向上电子密度的分布。 结果表明: Ar/H2气体中, H2在焰流中心区域(0～30 mm)分布较为均匀, 但在焰流中心稍靠外的区域(30～60 mm)随着径向距离的增加而增加; 加入He后, Ar和H2在焰流中心处浓度较低并在一定范围内随着径向距离的增加而增加, He往焰流中心聚集; 不同气体组分的电子温度和电子密度随着径向距离的增加而降低, 同时受到H2和He的影响。
超低压等离子体射流 发射光谱 气体组分 电子温度 电子密度 Low pressure plasma Jet Emission spectrum Gas composition Electronic temperature Electronic density 光谱学与光谱分析
2017, 37(10): 2995
河北大学 物理科学与技术学院, 河北 保定 071002
采用发射光谱法, 研究了水电极介质阻挡放电中具有相同对称性的3种不同结构的六边形斑图演化过程的光谱特性。实验结果表明, 随着外加电压的增加, 放电首先形成六边形点阵斑图, 然后是空心六边形斑图, 最后是蜂窝六边形斑图。利用氩原子696.5 nm(2P2→1S5)谱线的展宽、氩原子763.2 nm(2P6→1S5)与772.1 nm(2P2→1S3)两条谱线强度比法和氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线, 研究上述3种斑图的电子密度、电子激发温度及分子振动温度。结果发现, 随着外加电压的升高, 六边形点阵斑图、空心六边形斑图和蜂窝六边形斑图的电子密度逐渐减小, 而电子激发温度和分子振动温度逐渐增加。等离子体状态的改变直接影响着斑图的自组织。
介质阻挡放电 斑图 发射光谱 电子密度 电子激发温度 分子振动温度 dielectric barrier discharge pattern emission spectra electronic density electron excitation temperature molecular vibration temperature
空军工程大学航空航天工程学院等离子体动力学重点实验室, 陕西 西安710038
设计了一种电极间隔为10 cm的介质阻挡放电装置, 以氩气为工作气体, 在低气压下产生等离子体。 采用发射光谱法, 研究了放电空腔内等离子体电子温度和电子密度随空间位置的变化规律。 等离子体电子温度的变化通过使用Corona模型计算获得, 等离子体电子密度的变化通过分析Ar原子750.4 nm谱线强度变化得到。 实验发现空腔内不同位置的等离子体电子温度和电子密度是不同的。 当测量位置从阴极向阳极移动时, 电子温度先略上升而后迅速下降, 再缓慢上升; 电子密度先缓慢而后迅速地增大。
介质阻挡放电 发射光谱 电子温度 电子密度 Dielectric barrier discharge Emission spectrum Electronic temperature Electronic density 光谱学与光谱分析
2013, 33(8): 2043
1 上海交通大学材料科学与工程学院焊接工程技术研究所, 上海 200240
2 上海市激光制造与材料改性重点实验室, 上海 200240
利用电弧光谱, 采用Stark展宽法计算电子密度是测量等离子体电子密度最有效、 最准确的方法。 而如何从众多展宽机制复合的谱线中分离出Stark展宽是应用Stark展宽法的难点。 利用傅里叶变换从测得的光谱线形中分离出Lorentz线形, 从而准确获得Stark展宽, 并且计算了TIG焊电弧等离子体电子密度的分布。 这种方法不需要准确测量电弧温度, 不需要测量仪器展宽并且对数据有去噪作用。 计算结果表明: 在轴线上, TIG焊电弧电子密度随着离钨极距离的增大而减小, 变化范围在1.21×1017~1.58×1017 cm-3之间; 在径向, 电子密度随离轴距离的增大而降低, 在靠近钨极区域具有离轴最大的性质。
焊接电弧 电子密度 Stark展宽 傅里叶变换 Weld arc Electronic density Stark broadening Fourier transform 光谱学与光谱分析
2012, 32(7): 1739
清华大学电机工程与应用电子技术系, 北京100084
使用电感耦合放电装置和拍型明泡， 以氩-汞混合气体作为工作气体， 在低气压下点亮了无极灯。 利用发射光谱法， 研究了无极灯点灯5s时的电子温度和电子密度随轴向和径向位置的变化规律。 等离子体电子温度变化通过分析Ar原子425.9和750.4 nm谱线强度比值获得， 等离子体电子密度的变化通过分析Ar原子750.4 nm谱线强度变化得到。 实验发现泡体内的不同位置等离子体电子温度和密度不同。 当轴向距离增加时， 电子温度先缓慢增加后减少再迅速增加而后减少， 电子密度先迅速增加后快速减少再缓慢增加而后减少； 当径向距离增加时， 电子温度先增加到平稳区而后再增加， 电子密度逐渐减少。
无极灯 电子温度 电子密度 发射光谱 Electrodeless lamp Electronic temperature Electronic density Emission spectrum 光谱学与光谱分析
2011, 31(9): 2533
1 华南理工大学电力学院， 广东 广州510640
2 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室， 湖北 武汉430074
搭建了基于激光诱导击穿光谱技术的成分分析应用研究台架， 应用于粉煤灰未燃碳的检测， 考察不同能量的脉冲激光烧蚀粉煤灰样品时的等离子体特性。 使用多通道光纤光谱仪和CCD探测器对激光烧蚀形成的等离子体发射信号进行分光和探测。 分析碳谱线强度、 等离子体温度和电子密度随激光能量变化的趋势， 掌握激光能量对粉煤灰未燃碳测量的影响规律。 研究结果显示， 随着激光能量的增大， 碳谱线强度、 等离子体温度和电子密度均先增大后减小， 空气击穿明显增强。 随后碳谱线强度的变化趋于平缓并开始下降。 合适的激光能量可以增强等离子体发射信号， 并避免强烈空气击穿的不利影响， 有助于提高测量精度。
激光诱导击穿光谱 激光能量 煤灰未燃碳 谱线强度 电子密度 空气击穿 Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) Laser energy Unburned carbon Line intensity Electronic density Air breakdown 光谱学与光谱分析
2009, 29(8): 2025
