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。

利用等离子体聚合技术制备的GDP壳层是目前ICF靶丸的主要烧蚀层材料。为了了解GDP薄膜沉积过程中的CH等离子体的状态, 采用朗缪尔探针和质谱仪对C4H8/H2等离子体的组分和状态参数进行了诊断, 并对等离子体的电子能量分布函数、电子密度、电子温度等进行了深入分析。同时讨论了等离子体状态与放电参数之间的关系。研究发现, 射频功率对等离子体参数有明显的影响。从10 W到35 W, 电子密度正比于射频功率。随着射频功率的增加, 在两步电离机制作用下, 电子温度和等离子体电势呈现先减小后增大的变化趋势。另外, 在高气压下, 质谱诊断中发现了大量的稳定的小质量碎片离子, 这表明在高气压下等离子体气相中的离子碎片聚合反应被抑制。

采用放电电流为100~300 A、持续时间为13 μs的单脉冲电源，设计了两种同轴电极结构作为放电阳极，分别为筒状电极、喷嘴状电极。利用MAXWELL 3D电场仿真软件对两种电极结构下的电场分布进行了仿真分析，并采用探针法对放电生成的等离子体的参数进行了测量，分析讨论了同轴电极结构对真空放电等离子体生成特性的影响。选取喷嘴状电极结构作为阳极，分别测量了采用铅、铝、铜三种材质的阴极时生成的等离子体的扩散速度及能量。实验与仿真结果表明：当阳极为喷嘴状电极时阴极尖端的电场强度较大，测得放电电流较大，击穿电压较低，等离子体密度也较大；采用铝材质阴极时生成的等离子体扩散速度最快，采用铅材质阴极时生成的等离子体的离子动能最大。

在室温和10 Pa氩气环境中，引入平行于靶面方向的直流电场，通过改变脉冲激光能量密度烧蚀单晶硅靶，在与羽辉轴线呈不同角度的衬底上沉积纳米硅晶薄膜。利用扫描电子显微镜和拉曼散射谱对沉积样品进行分析，结果表明：随着激光能量密度的增加，位于相同角度衬底上的晶粒尺寸和面密度逐渐变大；在同一激光能量密度下，零度角处衬底上的晶粒尺寸和面密度最大，且靠近接地极板处的值比与之对称角度处略大。通过朗缪尔探针对不同能量密度下烧蚀羽辉中硅离子密度变化的诊断、结合成核区内晶粒成核生长动力学过程，对晶粒分布特性进行了分析。

采用SiH4, C2H4和Ar在射频容性耦合柱状放电室中产生了尘埃颗粒, 利用发射光谱测得射频尘埃等离子体放电室中的一些基本碎片的发射光谱, 并给出了这些碎片的光发射强度随着实验条件变化的曲线。随着功率和气压的增加, 碎片的光发射强度逐步增加, 尤其是随功率增加得更快, 这说明功率对硅烷和乙烯的离解作用明显。随着硅烷和乙烯流量的增加, 碎片的光发射强度随之下降。利用朗缪尔探针的实验结果得出尘埃密度的变化趋势, 给出了尘埃密度随射频功率变化的曲线, 其结果与硅烷和乙烯的离解变化趋势基本吻合。

介绍了等离子体密度对离子源放电的影响,为了获得长脉冲放电,采用朗缪尔探针测量等离子体密度并反馈调节离子源放电。基于朗缪尔探针测量,设计了控制部分硬件与软件构架,建立了离子源等离子体密度反馈控制系统,并成功地应用于离子源等离子体放电实验,通过反馈调节实验进气,得到了长达4.5 s的长脉冲放电,为中性束注入稳态运行提供了依据。

诊断电子回旋共振离子源等离子体的传统方法是采用传统的单探针无发射时测量伏安曲线,并根据曲线的拐点由理论公式计算出的等离子体密度.本文设计并研制了等离子体密度的测量装置.采用单根朗缪尔探针(该探针可以用来发射电子)测量等离子体的伏安特性.在探针有发射和无发射两种状态下测量得到两条伏安曲线,根据这两条曲线的"分叉点"得到等离子体电位,然后根据该电位直接由计算机计算出电子温度、电子密度.采用该新方法,测量得到的等离子体参量空间电位约为17 V,悬浮电位约为-5 V,电子温度约为4.4 eV,离子密度为1.10×1011 cm-3,与传统方法计算出的等离子体1.12×1011 cm-3相比,两者相差仅1.8%,但新方法效率和精度更高.