激光诱导击穿光谱(LIBS)技术作为一项新兴的水下原位探测技术, 备受海洋探测技术领域的关注。 将这项技术推向实用化的关键之一是改善LIBS的远程探测能力, 因此需要采用超击穿阈值的高能量探测激光。 为观察超击穿阈值情况下的等离子体辐射和动态击穿特性, 采用图像与光谱相结合的方法, 以KCl溶液为样品进行了系列实验研究。 通过对1～20 mJ不同能量激发下的等离子体图像分析, 获得了不同激发条件下总辐射的轴向跨度和最亮点位置信息。 随激光脉冲能量增大, 等离子体长度增加, 从1 mJ时的0.49 mm增加到20 mJ时的1.83 mm, 同时辐射最亮点位置向激光入射方向移动了0.79 mm。 结合光谱探测分析, 得出等离子体特征辐射的轴向空间分布也对激光能量有明显的依赖性。 虽然不同能量下谱线强度呈相似的轴向空间分布, 但钾原子辐射最强处的位置和相应强度均随能量变化, 在5 mJ激发下获得最佳辐射强度。 实验结果表明, 为满足远程LIBS应用需求, 提高激光能量时应考虑其对原子辐射的影响。 还对不同能量下的谱线的半高宽和信背比进行了观测分析。

为了发展一种实时、快速、非接触,能对金属氧化物纳米薄膜中元素成分进行分析的检测方法,搭建了一套基于LIBS技术的薄膜检测分析系统.该系统可同时实现样品平面的精确定位,样品烧蚀坑形貌实时观测,等离子体成像和光谱采集等功能.样品为在单晶硅基底上利用溶胶-凝胶法制备的约40 nm厚的氧化锆功能薄膜,实验中将其放置在一个位移精度为0.01 mm的三维平移台上.系统测试结果表明,在两束聚焦的连续激光辅助下,样品平面的定位精度达到了20 μm,LIBS单脉冲检测光谱信号的面积分强度的重复性的相对标准偏差(RSD)达到了1.6%.在室温和大气环境下,对等离子体空间分布、信号强度随激发能量、时间参数和LTSD(激光聚焦点到样品表面的距离)参数而变化的情况从光谱角度进行了实验研究,并优化了实验参数和探测参数.利用实验得到的光谱数据,用玻尔兹曼方计算了等离子体的电子温度,利用硅的原子线计算了电子密度,对定量检测所必须的局部热力学平衡(LTE)条件进行了评价.

本文对表面等离子体显微镜的原理、架构和应用进行了综述，指出表面等离子体显微镜技术的未来发展方向是着力提高横向分辨率，接近光学衍射极限，以及发展与电化学、力学等微纳操纵手段结合的表面等离子体显微镜，形成微纳尺度下显微成像和操纵的闭环测量路径。

利用具有时间分辨功能的ICCD相机对空气中激光诱导击穿合金钢产生的等离子体成像，同时采集了等离子体产生的发射光谱，针对焦距为100 mm的聚焦透镜，研究了透镜到样品的距离(LTSD)对发射光谱强度、等离子体温度和等离子体形态的影响，并分析了产生影响的物理机制，对透镜到样品表面5个不同距离下等离子体光谱信号在样品表面垂直方向上的空间演变进行了分析。结果表明，透镜到样品的距离对等离子体的光谱信号、等离子体形态以及空间分布具有较大的影响。等离子体图像的像素强度与等离子体温度的变化规律基本一致，分别在透镜距离样品表面92 mm和107 mm处取得峰值, 而92 mm处对应最大值。对样品表面垂直方向上等离子体光谱信号的空间分布研究结果表明，不同聚焦位置下所产生的等离子体温度的空间分布不同，等离子体中不同谱线的光谱强度在空间的演变规律也有差别。

概述了为开展Z箍缩实验物理研究而建立的一些诊断技术和方法。这些诊断技术已成功应用于“阳”加速器(负载电流1.2 MA,上升时间 85 ns)喷气和丝阵Z箍缩物理研究中,其中软X光8通道Dante谱仪和软X光闪烁体功率计主要用于软X光能段的辐射功率、能量和低能辐射能谱测量;椭圆弯晶谱仪、凸圆柱晶体谱仪和透射光栅谱主要用于X光辐射线谱和连续谱的测量,以获取等离子体密度、电子和离子温度等信息;X光八分幅针孔相机、分能段6通道X光掠入射针孔积分相机和激光差分干涉测量系统主要用于研究Z箍缩内爆动力学过程及等离子体参数等,并给出了这些诊断系统获取的典型实验结果,包括X光辐射功率、辐射能谱、等离子体内爆图像和密度分布等。