针对中等气压、中等功率下射频容性耦合(CCRF)等离子体的放电特性, 采用基于流体模型的COMSOL软件仿真, 建立一维等离子体放电模型, 以Ar为工作气体, 研究同一气压时不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。同时依据仿真模型设计制作相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极, 实验测量了不同射频输入功率时放电等离子体的有效电流电压及发射光谱, 进而计算等离子体的电子温度及电子密度; 利用玻耳兹曼双线测温法, 得到光谱法下等离子体的电子温度及电子密度。结果表明: 当气体压强为250 Pa、输入功率为100～450 W时, 等离子体电压电流呈线性关系, 电子密度随功率的增大而增大, 而电子温度并未随功率的变化而有明显变化, 其与功率无关。运用仿真模拟验证了实验的准确性, 通过比较, 三种方法所得的结果相近。通过结合等效回路法、光谱法和数值模拟仿真法初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数, 提出了结合三种方法作为实验研究的方法, 使实验结果更具说服力, 证明其方法的可靠性, 也为进一步的等离子体特性研究提供依据。

在激光增材制造过程中, 光致等离子体的辐射强度、温度及电子密度对入射激光能量的传输效率及增材的成形质量、组织性能都有很大影响, 对光致等离子体进行分析具有重要意义。使用光纤光谱仪建立了同轴送粉金属直接沉积的光谱采集系统, 采用光谱诊断分析方法对不同工艺参数下的等离子体温度和电子密度进行计算, 得出激光增材制造过程中不同实验条件下, 激光功率、送粉量、扫描速度以及增材层数等参量对等离子体的辐射强度、温度及电子密度间的影响规律。通过本文的研究, 有助于理解激光增材制造过程光致等离子体形成机理及影响因素, 为实现激光增材制造过程质量自动控制打下基础。

电荷交换复合光谱诊断（CXRS）是在核聚变装置上测量离子温度和旋转速度分布的常规诊断方式之一。通过测量等离子体中完全电离的碳离子（C6+）与高能中性氘之间发生电荷交换辐射出的碳谱线（C VI， 529.059 nm，n=8→7）的多普勒频移来计算C6+的速度，而准确测量的前提是波长的精确标定。介绍了东方超环托卡马克装置（EAST）上CXRS系统的离线波长标定和实时波长标定方法，详细分析了二者的优缺点，针对EAST等离子体及CXRS诊断现状提出了一套应用激光（波长为532.1 nm）作为波长实时标定光源的方案，同时对该方法的有效性进行了仿真分析及实验验证。结果表明使用该方案和利用常用标准灯得到的标定结果一致。