物相組成是材料性能表征分析與材料加工應(yīng)用的重要依據(jù)與方法,然而傳統(tǒng)的物相鑒定方法需要對(duì)材料進(jìn)行切樣、鑲樣與磨樣等大量前期費(fèi)時(shí)費(fèi)力、損傷樣品與高成本的準(zhǔn)備工作,阻礙了材料科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步。然而飛秒激光誘導(dǎo)等離子體光譜（fs-LIBS）檢測(cè)技術(shù)因具有冷加工、低廉、快速與無損樣品等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于材料學(xué)、考古學(xué)與生物學(xué)等領(lǐng)域。因此,本文提出一種基于飛秒激光誘導(dǎo)等離子體光譜學(xué)的物相組成快速檢測(cè)方法,以變化的激光能量密度為研究手段,以二元合金為研究對(duì)象,研究在變激光能量密度下的光譜參數(shù)與物相組成之間的定性關(guān)系,并分析與論證不同激光能量密度與物相組成對(duì)等離子體光譜參數(shù)影響的影響機(jī)理。本文的具體研究?jī)?nèi)容如下:1.針對(duì)飛秒激光的材料加工特性,搭建飛秒激光材料燒蝕過程的光譜采集系統(tǒng)。并預(yù)處理所采集的原始光譜,以獲得可后續(xù)高精度與準(zhǔn)確度分析的高信噪比與信背比的預(yù)處理光譜。2.提取光譜數(shù)據(jù)中的特征譜線強(qiáng)度比,并在單一能量密度下建立起譜線強(qiáng)度比、靶材濃度與物相組成之間的定性關(guān)系。結(jié)果表明:對(duì)于物相組成變化的合金其譜線強(qiáng)度比與靶材濃度間的標(biāo)定曲線變化趨勢(shì)會(huì)發(fā)生突變,而對(duì)于物相組成不變的合金其標(biāo)定曲線不發(fā)... 

【文章來源】：湖南大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

飛秒激光產(chǎn)生與放大原理示意圖

子的溫度逐漸升高，在激光脈沖接近結(jié)束之時(shí)，電子的溫度達(dá)到最大值。其中最大電子溫度如式 1.3 所示：BeabspeknlAFT34,max （1.3）基于靶材內(nèi)部能量損失，電子與晶格熱傳導(dǎo)忽略不計(jì)的假設(shè)下，晶格的溫度隨著電子與晶格的相互碰撞而逐漸升高。晶格的溫度在電子溫度與晶格溫度相等時(shí)達(dá)到最大值，該過程大約幾個(gè)皮秒，可以通過式 1.4 的能量守恒定律計(jì)算所得。當(dāng)原子與電子濃度具有可比性時(shí)，晶格溫度達(dá)到最大值如式 1.5 所示。CeneT+CLnaT=W(tp) （1.4）BeaabspLknnlAFT3()4,max （1.5）3）燒蝕區(qū)域熔化：如圖 1.2（c）所示，在晶格溫度逐漸升高時(shí)，燒蝕層 ls逐漸熔化，熔化深度主要由入射能量和材料特性決定，該過程大約耗時(shí)幾十個(gè)皮秒。熔化機(jī)理是晶格的不穩(wěn)定與亂序，由于該晶格亂序的溫度大都低于材料的熔點(diǎn)，故又稱之為非熱或冷熔化。

液體在超熱條件下趨于飽和（沸騰）而產(chǎn)生蒸氣氣泡，即氣泡式形核，此過程用時(shí)大約十個(gè)皮秒左右，如圖1.3（d）所示。（5）繼續(xù)在后脈沖激光入射下，越來越多的蒸氣氣泡形成并逐漸聚集成大氣泡。在 100ps 時(shí)間內(nèi)達(dá)到飽和（沸騰）臨界[5]狀態(tài)，如圖 1.3（e）所示。（6）當(dāng)后脈沖激光消失后，液面以上等離子體羽輝體積因蒸氣壓急劇下降而（a）t<0 （b）t=tp（c）t≈teq（d）t≈10ps（e）t≈100ps （f）t≈1ns （g）t≈100ns （h）t≈1μs

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2920750