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脉冲CO2激光诱导空气等离子体的光谱诊断

唐建 左都罗 杨晨光 程祖海

引用本文:
Citation:

脉冲CO2激光诱导空气等离子体的光谱诊断

    作者简介: 唐建(1985- ),男,博士研究生,主要从事激光等离子体及其应用方面的研究。.
    通讯作者: 左都罗, zuoduluo@mail.hust.edu.cn
  • 中图分类号:

    O539;O433

Spectroscopic diagnosis of air plasma induced by pulsed CO2 laser

    Corresponding author: ZUO Du-luo, zuoduluo@mail.hust.edu.cn ;
  • CLC number:

    O539;O433

  • 摘要: 为了了解激光诱导等离子体的演化过程,得到等离子体的相关参量,采用横向激励大气压CO2激光器在抛物反射面中聚焦击穿空气形成等离子体,利用成像光谱仪和增强型CCD探测器对激光诱导等离子体进行了时间和空间分辨的实验分析,取得了激光诱导空气等离子体的时间演化和空间分辨光谱。分别利用氧原子的线状谱和连续谱的比值及谱线半峰全宽计算得到电子温度达到了4104K,电子密度在1018cm-3量级。结果表明,相比于低能量的激光诱导等离子体的辐射光谱,高能量激光诱导的等离子体则向外辐射出很强的连续光谱,同时,等离子体以激光支持爆轰波的形式快速向外膨胀,由于外围等离子体对激光能量的屏蔽作用,等离子体出现了空间分离的现象。该研究结果对理解等离子体和高能量脉冲激光的相互作用过程是有帮助的。
  • [1]

    KANTROWITZ A. Propulsion to orbit by ground-based lasers[J]. Astronaut Aeronaut,1972,9(3): 34-35.
    [2]

    HONG Y J,LI Q,FANG J,et al. Advances in study of laser plasma drag reduction technology[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica,2010,31(1): 93-101 (in Chinese).
    [3]

    XIE C L,LU J D,YAO S C,et al. Quantitative analysis and material identification by laser induced breakdown spectroscopy[J]. Laser Optoelectronics Progress,2009(11): 65-72 (in Chinese).
    [4]

    PIRRI A N,MONSLER M J,NEBOLSINE P E. Propulsion by absorption of laser radiation[J]. AIAA Journal,1974,12(9): 1254-1261.
    [5]

    SCHALL W O,BOHN W L,ECKEL H A,et al. Lightcraft experiments in Germany[J].Proceedings of SPIE,2000,4065: 472-481.
    [6]

    MEAD F B,MYRABO L N,MESSITT D G. Flight and ground tests of a laser-boosted vehicle[C]//Proceedings 34th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference.Cleveland, USA: AIAA,1998: 98-3735.
    [7]

    MYRABO L N. World record flights of beam-riding rocket lightcraft: demonstration of disruptive propulsion technology[C]//Proceedings 37th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference.Salt Lake City, USA: AIAA,2001: 01-3798.
    [8]

    ZHEN Y J,TAN R Q,ZHANG K H,et al. Experiment of laser-propulsion free-flight[J]. Chinese Journal of Lasers,2006,33(2): 171-174 (in Chinese).
    [9]

    JONES J E,WANG T S. Time dependent measurements of electron temperature and density in a laser lightcraft[C]//Proceedings 37th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference.Salt Lake City, USA: AIAA,2001: 01-3796.
    [10]

    WANG T S,CHEN Y S,LIU J,et al. Advanced performance modeling of experimental laser lightcraft[J]. Journal of Propulsion and Power,2002,18(6): 1129-1138.
    [11]

    GOLOVACHOV Y P,KURAKIN Y A,REZUNKOV Y A,et al. Numerical analysis of gasdynamic aspects of laser propulsion[J]. AIP Conference Proceedings,2003,664(1): 149-159.
    [12]

    HONG Y J,SONG J L,CUI C Y,et al. Numerical study of energy conversion process in air-breathing laser propulsion[J]. Applied Physics,2011,A105(1): 189-196.
    [13]

    AGUILERA J A,ARAGON C. Multi-element Saha-Boltzmann and Boltzmann plots in laser-induced plasmas[J]. Spectrochimica Acta,2007,B62(4): 378-385.
    [14]

    LI X Y,LIN Zh X,LIU Y Y,et al. Spectroscopic study on the behaviors of the laser-induced air plasma[J]. Acta Optica Sinica,2004,24(8): 1051-1056(in Chinese).
    [15]

    ZHANG B H,LIU W Q,CUI Zh F. Time and spatial evolution of the electron density in laser-induced Co plasmas[J]. Chinese Journal of Lasers,2008,35(10): 1485-1490 (in Chinese).
    [16]

    TANG J,ZUO D L,JIU Z X,et al. Spectral properties investigation of air plasma generated by pulsed CO2 laser[J]. IEEE Transactions on Plasma Science,2011,39(4): 1114-1119.
    [17]

    MENART J,HEBERLEIN J,PFENDER E. Line by line method of calculating emission coefficients for thermal plasmas consisting of monatomic species[J]. Journal of Quantitative Spectroscopy Radiative Transfer,1996,56(3): 377-398.
    [18]

    GRIEM H R. Plasma spectroscopy[M]. New York, USA: McGraw-Hill Book Company,1964: 88-91.
  • [1] 王卫江贾凯房瑞娜邢昊黄云张滢马超群王浟 . 激光诱导等离子体辐射特性的研究综述. 激光技术, 2022, 46(4): 499-510. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.04.010
    [2] 冯彩玲王海旭秦水介 . 激光诱导等离子体加工石英微通道的研究. 激光技术, 2010, 34(4): 433-435,451. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.04.001
    [3] 陈子琪王新兵左都罗 . CO2激光诱导液滴射流等离子体的实验研究. 激光技术, 2016, 40(6): 888-891. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.06.023
    [4] 许贝贝陆健张宏超高楼唐懋 . 高真空激光等离子体的同步移相干涉诊断及仿真. 激光技术, 2024, 48(1): 14-19. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.01.003
    [5] 葛一凡陆旭刘玉柱 . 基于激光诱导击穿光谱和神经网络的蛋壳研究. 激光技术, 2022, 46(4): 532-537. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.04.015
    [6] 林伟豪高致慧杨勇黄必昌贺威 . 基于激光光谱差分法检测NO2. 激光技术, 2014, 38(6): 835-838. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.024
    [7] 林华中王英何正浩樊文芳 . 激光触发真空开关光谱和导通特性实验研究. 激光技术, 2017, 41(1): 24-28. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.01.006
    [8] 陈亮游利兵王庆胜尹广玥褚状状方晓东 . 紫外激光诱导击穿光谱的应用与发展. 激光技术, 2017, 41(5): 619-625. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.05.001
    [9] 余洋赵南京王寅方丽孟德硕胡丽马明俊刘建国 . 含铅污泥中Pb的激光诱导击穿光谱定量反演研究. 激光技术, 2015, 39(4): 537-540. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.04.024
    [10] 郝晓剑任龙杨彦伟孙永凯 . 煤中激光诱导击穿光谱的碳元素定量分析. 激光技术, 2020, 44(2): 232-236. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.02.017
    [11] 郝晓剑孙永凯 . 激光诱导击穿光谱用于煤中多元素同步检测. 激光技术, 2020, 44(1): 119-124. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.01.021
    [12] 李江涛鲁翠萍沙文 . 复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱定量分析. 激光技术, 2019, 43(5): 601-607. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.05.003
    [13] 陆俊高淑梅熊婕杨幼益陈国庆 . 女性尿液荧光光谱学特性及机理分析. 激光技术, 2010, 34(1): 45-47,84. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.013
    [14] 束小文张玉钧耿辉张帅许振宇张亮 . 移相自平衡激光吸收光谱技术的研究. 激光技术, 2011, 35(5): 618-621,625. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.012
    [15] 赵双琦熊博王晓飞孔全存 . 可调谐激光光谱系统中光学条纹的补偿方法. 激光技术, 2017, 41(5): 688-692. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.05.014
    [16] 赖思良王辉龚萍高慧李召松谢亮潘教青 . 基于近红外波段激光光谱吸收的丙烷探测研究. 激光技术, 2017, 41(2): 284-288. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.02.028
    [17] 王立明张玉钧李宏斌周毅刘文清 . 湍流对激光吸收光谱信号的影响及改善方法研究. 激光技术, 2012, 36(5): 670-673. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.05.024
    [18] 王军阵汪岳峰白慧君 . 多路激光体布喇格光栅光谱合成特性研究. 激光技术, 2012, 36(5): 593-596. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.05.004
    [19] 康虎张夏郑世杰邵犁冯国英 . 基于调制激光光谱吸收的高稳定性气体检测. 激光技术, 2024, 48(2): 145-152. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.02.001
    [20] 郝健张记龙崔丹凤景宁 . 基于FPGA的傅里叶变换光谱仪光谱复原技术. 激光技术, 2011, 35(6): 804-807. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.06.022
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-11-19
  • 录用日期:  2012-12-27
  • 刊出日期:  2013-09-25

脉冲CO2激光诱导空气等离子体的光谱诊断

    通讯作者: 左都罗, zuoduluo@mail.hust.edu.cn
    作者简介: 唐建(1985- ),男,博士研究生,主要从事激光等离子体及其应用方面的研究。
  • 1. 华中科技大学 武汉光电国家实验室, 武汉 430074

摘要: 为了了解激光诱导等离子体的演化过程,得到等离子体的相关参量,采用横向激励大气压CO2激光器在抛物反射面中聚焦击穿空气形成等离子体,利用成像光谱仪和增强型CCD探测器对激光诱导等离子体进行了时间和空间分辨的实验分析,取得了激光诱导空气等离子体的时间演化和空间分辨光谱。分别利用氧原子的线状谱和连续谱的比值及谱线半峰全宽计算得到电子温度达到了4104K,电子密度在1018cm-3量级。结果表明,相比于低能量的激光诱导等离子体的辐射光谱,高能量激光诱导的等离子体则向外辐射出很强的连续光谱,同时,等离子体以激光支持爆轰波的形式快速向外膨胀,由于外围等离子体对激光能量的屏蔽作用,等离子体出现了空间分离的现象。该研究结果对理解等离子体和高能量脉冲激光的相互作用过程是有帮助的。

English Abstract

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