马赫曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹采集技术及其在激光等离子体测试中(18)

２激光等离子体测试方法概述硕士论文

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图２．４高速摄影法诊断激光等离子体示意图

（４）光谱诊断法

等离子体中有大量的带电粒子，它们处于复杂的运动状态之中，因而能辐射出大量的多种形式的电磁波，辐射出来的电磁波有的是线状光谱，有的是连续光谱。其频谱范围相当宽，从微波开始，有红外光、可见光、紫外光直到Ｘ射线。其辐射过程与等离子体内部状态有着密切的联系，因而通过对等离子体辐射光谱的测量分析，可以获得等离子体的密度、温度以及离子组成成份等重要参数。光谱诊断法中光谱仪是光谱分析的主要仪器。

图中２．５是光谱法诊断等离子体的一般实验装置Ｍ。使用激光器照射样品室中的样品（固体、液体、气体物质）产生的等离子体经透镜会聚传输到光谱仪中，用光探测器接收，探测器与计算机相连，由计算机绘制出光谱图。通过拍摄的光谱图与己知元素的特征谱线相比较，就可以知道等离子体中所含离子的成份，再根据底片的感光程度以及底片的曝光特性就可以推算出光谱强度。等离子体中的电子密度与光谱强度有一定的物理关系，通过对光谱强度的测量可以计算出等离子体中的电子密度分布情况。假设等离子体处于局域热动平衡下，其能级分布遵循波尔兹曼分布关系，因此同一元素的两条谱线的强度比可以用下面表达式（２．６）式来表示：

玉：鱼睦ｅｘｐｆ—Ｅ，－—Ｅ，ｌ１

厶４９：＾ＬＫ疋Ｊ（２．回、’

式中蜀、９２为统计权重，巨、易为两个能级处的能量，４、４为跃迁几率，Ｋ是波尔兹曼常数，￡为电子温度，＾与九分别是谱线ｌ与谱线２的波长，所以对上式（２．６）１４

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