本文關(guān)鍵詞：脈沖激光加載下的Mg合金激發(fā)特征研究　出處：《江蘇大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 激光等離子體 Mg合金 發(fā)射光譜 電子溫度 時間演化

【摘要】：原子發(fā)射光譜分析法,即AES是光學(xué)分析法中最早產(chǎn)生的分析檢測方法,而激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)(即LIBS)是其中很重要的一個應(yīng)用,LIBS是用激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的等離子體作為光源,可以用來分析固體,液體,氣體等各種狀態(tài)物質(zhì)的性質(zhì)。金屬M(fèi)g是一種優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)很明顯的未來材料,對于其缺點(diǎn),現(xiàn)在研究人員認(rèn)為利用激光沖擊可以很好的增強(qiáng)它的物理性能,那么利用LIBS技術(shù)分析激光誘導(dǎo)Mg等離子體的特征就顯得非常需要,這也是本課題所進(jìn)行的工作。本論文主要內(nèi)容分為如下三個部分:1.闡述了激光等離子體形成的原理,概述了等離子體的基本理論和基本現(xiàn)象。介紹了光譜的特性以及光譜的分析方法和參數(shù)計(jì)算。2.分析了在不同的激光能量下產(chǎn)生的等離子體的特性并計(jì)算相關(guān)參數(shù)。利用波長為1064nm,最大能量為500mJ的Nd:YAG脈沖激光器在室溫,一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下沖擊Mg合金,階梯的改變激光輸出能量,得到相應(yīng)的Mg等離子體特征譜線。分析譜線,發(fā)現(xiàn)譜線有不同的演化速率,同時得到了Mg I,MgⅡ離子譜線,證明此實(shí)驗(yàn)條件下,激光能量足夠Mg合金靶材充分電離。選擇了相對強(qiáng)度較大的MgI 383.2nm,Mg I 470.3nm,MgI 518.4nm三條激發(fā)譜線,利用上述所選特征譜線的相對強(qiáng)度,計(jì)算得到了等離子體的電子溫度:激光能量為500mJ時,等離子體溫度為1.63×104K,在200~500mJ激光能量范圍內(nèi),等離子體溫度隨著激光能量的降低而衰減,在350~500mJ激光能量范圍內(nèi)的等離子體溫度隨激光能量的變化速度十分明顯,200~350mJ時等離子體溫度變化速度迅速減緩;激光能量為300mJ時,譜線的相對強(qiáng)度有明顯減弱,低于350mJ和250mJ時的譜線相對強(qiáng)度,不符合譜線相對強(qiáng)度會隨著激光能量提高而上升的變化趨勢,證明發(fā)生了等離子體屏蔽現(xiàn)象,即高功率激光沖擊靶材產(chǎn)生的等離子體阻隔了激光與靶材之間的耦合。此時的等離子體溫度明顯升高,不符合變化趨勢,分析認(rèn)為是由于在發(fā)生等離子體屏蔽現(xiàn)象時,激光束的能量被等離子體吸收,導(dǎo)致等離子體溫度大幅上升。3.分析了不同延遲時間下的等離子體瞬態(tài)光譜,即其時間演化過程。在第一部分實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上加入延時器,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在延遲時間100ns內(nèi),等離子體還處于形成階段。延遲時間在250ns內(nèi),電子溫度迅速下降,在50ns內(nèi)變化最為明顯,在250ns~500ns延遲時間時,溫度下降的速率明顯減小,分析認(rèn)為是該階段的等離子體復(fù)合輻射增加,同時粒子之間的相互碰撞幾率減小。分析1~50μs延遲時間的光譜,在50μs延遲時間已經(jīng)沒法采集到Mg等離子體的特征譜線,得到本次實(shí)驗(yàn)的Mg等離子體的壽命大約為50μs。
[Abstract]:Atomic emission spectroscopy (AES) is the earliest analytical and detection method in optical analysis, and laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) is one of the most important applications. LIBS is a laser induced plasma as a light source, can be used to analyze the properties of solid, liquid, gas and other state substances. Mg is a kind of future material with obvious advantages and disadvantages. For its shortcomings, researchers now believe that laser shock can improve its physical properties, so it is very necessary to analyze the characteristics of laser-induced mg plasma by using LIBS technology. This paper is divided into three parts as follows: 1. The principle of laser plasma formation is expounded. The basic theory and phenomena of plasma are summarized. The characteristics of spectrum, the analytical method of spectrum and the calculation of parameters are introduced. The characteristics of plasma produced at different laser energy are analyzed and the correlation is calculated. The wavelength is 1064nm. The maximum energy of 500mJ Nd:YAG pulse laser at room temperature, a standard atmospheric pressure of the impact mg alloy, step changes in the output energy of the laser. The corresponding characteristic lines of mg plasma were obtained. By analyzing the spectral lines, it was found that the spectrum lines had different evolution rates, and the spectra lines of mg I I mg 鈪，

本文編號：1363888