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高斯与平顶光束纳秒脉冲激光物质蒸发烧蚀动力学仿真研究 被引量：2
1
作者 尹培琪 许博坪 +3 位作者 刘颖华 王屹山 赵卫 汤洁 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期186-198,共13页
基于建立的纳秒脉冲激光与金属铝相互作用的二维轴对称模型,仿真研究了光束整形对纳秒脉冲激光烧蚀金属铝过程中蒸发烧蚀动力学的影响.结果表明:等离子体屏蔽对靶材的烧蚀特性具有显著影响,屏蔽效应主要体现在脉冲的中后期.对于3种激光... 基于建立的纳秒脉冲激光与金属铝相互作用的二维轴对称模型,仿真研究了光束整形对纳秒脉冲激光烧蚀金属铝过程中蒸发烧蚀动力学的影响.结果表明:等离子体屏蔽对靶材的烧蚀特性具有显著影响,屏蔽效应主要体现在脉冲的中后期.对于3种激光轮廓,高斯光束的屏蔽效果最强,随着整形后的平顶光束直径的增大,屏蔽效果逐渐减弱.平顶光束与高斯光束作用下,靶材温度的二维空间分布较为不同.高斯光束作用时,靶材中心最先升温,随后温度沿径向和轴向扩散.由于平顶光束的能量分布更加均匀,因此一定径向范围内的靶材同时升温.光束整形对靶材的蒸发烧蚀动力学影响较大.对于高斯光束,靶材中心先烧蚀,随后产生径向烧蚀.由于整形后平顶光束的能量密度降低,因此靶面蒸发时间较高斯光束延后,并且一定径向范围内的靶材同时发生蒸发烧蚀.3种激光轮廓下,靶材的蒸发烧蚀形貌与光束的强度分布类似,其中高斯光束的烧蚀坑呈中间深两边浅的特点,平顶光束的烧蚀坑较为平坦. 展开更多
关键词 光束整形 激光与物质作用 蒸发烧蚀 等离子体屏蔽
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大气压氦气预电离直流辉光放电二维仿真研究
2
作者 刘在浩 刘颖华 +6 位作者 许博坪 尹培琪 李静 王屹山 赵卫 段忆翔 汤洁 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期227-240,共14页
基于二维流体模型,研究了大气压下预电离对短间隙和长间隙直流辉光放电的影响.对于两种放电,随着预电离的增强,带电粒子分布沿着放电方向逐渐向阴极偏移,使得阴极位降区不断收缩.从垂直放电方向来看,正柱区、负辉区和阴极位降区的宽度... 基于二维流体模型,研究了大气压下预电离对短间隙和长间隙直流辉光放电的影响.对于两种放电,随着预电离的增强,带电粒子分布沿着放电方向逐渐向阴极偏移,使得阴极位降区不断收缩.从垂直放电方向来看,正柱区、负辉区和阴极位降区的宽度都不断增大,电子、离子密度的分布更加均匀.对于电场而言,随着预电离的增强,阴极位降区电场的纵向分量分布逐渐向阴极收缩,阴极附近的电场整体降低且分布更加均匀.电场的纵向分量分布逐渐减小,同时电场区域逐渐向壁面收缩.维持电压和放电功率都明显地降低.此外,随预电离的增加,短间隙放电中的压降始终集中在阴极位降区,而在长间隙放电中的压降由阴极位降区逐渐转移至正柱区.仿真结果表明,预电离能够有效增强放电均匀性,并降低放电维持电压和能量消耗.该工作对进一步优化电极配置和等离子体源的运行参数具有重要指导意义. 展开更多
关键词 预电离 流体模型 直流辉光放电
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脉冲Nd∶YAG激光诱导水滴等离子体的实验研究 被引量：3
3
作者 尹培琪 王新兵 +2 位作者 武耀星 孙秦 左都罗 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期726-731,共6页
为了研究激光诱导液滴等离子体特性,基于脉冲激光与液滴的同步作用,采用直接成像法和阴影法研究了液滴等离子体羽辉膨胀特性及激光作用液滴的运动情况。首先采用增强型电荷耦合器件直接成像法,研究了水滴等离子体的羽辉随时间的演化;其... 为了研究激光诱导液滴等离子体特性,基于脉冲激光与液滴的同步作用,采用直接成像法和阴影法研究了液滴等离子体羽辉膨胀特性及激光作用液滴的运动情况。首先采用增强型电荷耦合器件直接成像法,研究了水滴等离子体的羽辉随时间的演化;其次利用阴影法研究激光作用水滴的阴影图像的演化,观察到激光作用水滴产生的冲击波及液滴团簇的变化,分析计算了冲击波膨胀距离随时间的变化和膨胀速度。结果表明,激光诱导水滴等离子体的膨胀形状近似为椭圆,其中沿激光入射方向的一侧辐射强度较高;100ns内等离子体的膨胀变化近似为线性膨胀,100ns后膨胀趋于稳定;冲击波膨胀半径随时间线性增长,冲击波的膨胀速率约为90m/s。此研究结果可为激光诱导液滴实验提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 激光技术 液滴等离子体羽辉 阴影法 液滴靶
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脉冲激光诱导石墨等离子体羽辉特性研究 被引量：2
4
作者 周素素 王新兵 +1 位作者 尹培琪 左都罗 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期796-800,共5页
为了研究C_2的演化规律,采用增强型电荷耦合器件(ICDD)直接成像法,通过Nd∶YAG激光器烧蚀石墨靶,使用窄带通滤波片分辨出C_2和C^+的发射位置,研究了在不同空气压力条件下,脉冲激光诱导石墨等离子体中C_2和C^+的发射特性。当空气气压为10... 为了研究C_2的演化规律,采用增强型电荷耦合器件(ICDD)直接成像法,通过Nd∶YAG激光器烧蚀石墨靶,使用窄带通滤波片分辨出C_2和C^+的发射位置,研究了在不同空气压力条件下,脉冲激光诱导石墨等离子体中C_2和C^+的发射特性。当空气气压为10^(-2)Pa和3Pa时,C_2发射峰值位于靶材附近,此时C_2的形成主要为靶材的直接发射;气压增大至50Pa时,由于气相重组反应加强,等离子体前端出现另一个C_2的发射峰值,其峰值位置与C^+一致,并且其逐渐占C_2发射的主导地位,此时C_2的形成主要来源于重组反应,C^+发射光强要大于C_2;当气压进一步增大至130Pa时,气相重组反应增加,在等离子体前端出现C_2的发射强度增强,在1. 3μs之后,C_2的发射强度大于C^+。结果表明,随着气压的变化,C_2的发射峰值位置和强度发生明显变化。这一结果对碳等离子体沉积碳纳米材料原理研究是有帮助的。 展开更多
关键词 激光技术 碳等离子体羽辉 增强型CCD成像 C2自由基
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基于放电辅助激光诱导击穿光谱技术的水中痕量金属元素检测分析 被引量：1
5
作者 许博坪 刘颖华 +2 位作者 刘在浩 尹培琪 汤洁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第17期4757-4766,共10页
有毒金属离子引起的水污染已经成为一个严重的环境问题。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术作为一种新型分析技术,可用于检测任何形态的样品。然而,液体中等离子体快速淬灭、液面波动造成的污染,以及激光能量的有限吸收,均导致LIBS技术在探测... 有毒金属离子引起的水污染已经成为一个严重的环境问题。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术作为一种新型分析技术,可用于检测任何形态的样品。然而,液体中等离子体快速淬灭、液面波动造成的污染,以及激光能量的有限吸收,均导致LIBS技术在探测水体中痕量元素时光谱强度弱、信噪比差、检测灵敏度低。为此,该文提出一种放电辅助LIBS技术(D-LIBS)用于提升LIBS技术在水体中的痕量探测性能。利用中速滤纸对待测溶液进行快速采样。与传统单脉冲LIBS技术(C-LIBS)相比,由于额外电能的注入,D-LIBS极大增强了等离子体的光谱强度。在最优条件下,D-LIBS使Ba离子光谱强度和信噪比分别提升至C-LIBS的30倍和56倍。凭借D-LIBS的显著光谱增强效应,Ba元素检出限降低至0.26mg/L,检测灵敏度提升至C-LIBS的48倍。 展开更多
关键词 放电辅助激光诱导击穿光谱 滤纸采样 水溶液 痕量金属元素
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朗缪尔探针诊断脉冲激光锡等离子体特性 被引量：4
6
作者 孙秦 田雷超 +4 位作者 武耀星 尹培琪 王均武 王新兵 左都罗 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期109-114,共6页
激光作用锡靶等离子体极紫外光转换效率与等离子体特性密切相关。为了对等离子体特性进行诊断,设计了一种用于激光等离子体诊断的朗缪尔探针,取得了不同激光能量下产生的锡等离子体电子温度与电子密度的时间演化。结果表明,能量为58.1m... 激光作用锡靶等离子体极紫外光转换效率与等离子体特性密切相关。为了对等离子体特性进行诊断,设计了一种用于激光等离子体诊断的朗缪尔探针,取得了不同激光能量下产生的锡等离子体电子温度与电子密度的时间演化。结果表明,能量为58.1mJ的激光产生的等离子体峰值电子密度约为4.5×1011cm-3,最大电子温度为16.5eV,均随激光能量减少而降低,与发射光谱法所测的电子温度演化趋势一致。该研究为激光等离子体极紫外光源提供了一种新的简单快速诊断方法,有利于对激光等离子体的极紫外光源的参量进行优化。 展开更多
关键词 激光物理 等离子体诊断 朗缪尔探针 极紫外光刻
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