1 吉林大学白求恩第一医院核医学科，吉林 长春 130021
2 空军航空大学航空基础学院，吉林 长春 130022
3 空军航空大学作战勤务学院，吉林 长春 130022
4 吉林大学原子与分子物理研究所，吉林 长春 130012
针对飞秒脉冲激光诱导击穿光谱（fs-LIBS）中Al靶温度对AlO分子光谱的影响进行了实验研究。通过测量AlO分子的光谱强度和振动温度，发现Al靶温度对fs-LIBS技术中AlO分子的光谱特性有显著的影响。研究结果表明，提高靶材温度能有效增强fs-LIBS中AlO分子的光谱信号强度，并提高分子的振动温度和寿命。此外，时间分辨光谱分析结果还揭示出在高Al靶温度条件下，AlO分子的辐射寿命较长，光谱信号强度较强。这意味着在高温下，分子能够停留更长的时间，增加了光谱信号的持续时间。通过调控飞秒激光能量和靶材温度，可以获得更强的分子发射和光谱信号，从而实现更高的灵敏度和准确性。研究结果为fs-LIBS技术中样品温度对分子光谱的调控机制研究提供了实验数据。
光谱学 激光诱导击穿光谱 飞秒激光 分子光谱 样品温度 AlO
1 吉林大学白求恩第一医院核医学科，吉林 长春 130021
2 空军航空大学航空基础学院，吉林 长春 130022
3 吉林大学原子与分子物理研究所，吉林 长春 130012
提高激光诱导击穿光谱(LIBS)的信号强度是提高LIBS探测灵敏度的重要途径。本文以铜靶为烧蚀样品，研究了大气环境中不同空间约束壁数(0、2、3、4)和圆柱形约束壁对激光诱导Cu等离子体光谱的影响，并通过Boltzmann图方法测量了等离子体的电子温度。实验结果表明：当使用约束壁约束Cu等离子体时，Cu原子谱线强度、信背比和电子温度均比不存在约束时明显提高；随着腔体约束壁数增加，Cu原子谱线强度、信背比和电子温度逐渐提高；当腔体约束壁为圆柱形时，Cu原子谱线强度、信背比和电子温度最高。空间约束壁为圆柱形壁时空间约束对等离子体的约束效果最好，光谱信号最优。
光谱学 激光诱导击穿光谱 空间约束壁数 光谱增强 电子温度
1 空军航空大学 航空基础学院，吉林 长春 130022
2 空军航空大学 作战勤务学院，吉林 长春 130022
3 吉林大学第一医院 核医学科，吉林 长春 130021
4 吉林大学 原子与分子物理研究所，吉林 长春 130012
升高样品温度和采用空间约束能提高激光诱导击穿光谱的信号强度，两种技术的结合可以进一步提高激光诱导击穿光谱的光谱强度。本文在空气环境中研究了升高样品温度和空间约束效应两种方法相结合对激光诱导击穿光谱的影响，测量了激光诱导铝等离子体的时间分辨光谱。实验结果表明：升高样品温度能增加激光诱导击穿光谱的信号强度，高温样品能耦合更多的激光能量；当圆柱形腔被用于约束等离子体时，信号强度得到了进一步提高。两个实验条件的结合对于激光诱导击穿光谱信号增强的效果明显强于单独升高样品温度或者单独采用空间约束的增强效果。单一200 °C高温下样品的Al(I) 396.2 nm线强度增加了1.4倍；单一空间约束条件下的Al(I) 396.2 nm线强度增加了1.3倍；而在200 °C和空间约束的组合条件下，Al(I) 396.2 nm线强度增加了2.1倍。这个结合效应增强效果产生主要由于激光照射高温样品产生更强的冲击波，从而能更有效地压缩高温下产生的更大尺寸的等离子体羽，进一步提高了激光诱导击穿光谱的强度。
激光诱导击穿光谱 样品温度 空间约束 光谱增强 等离子体 laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) sample temperature spatial confinement spectral enhancement plasma
1 空军航空大学航空基础学院, 吉林 长春 130022
2 空军航空大学作战勤务学院, 吉林 长春 130022
3 吉林大学第一医院核医学科, 吉林 长春 130021
4 吉林大学原子与分子物理研究所, 吉林 长春 130012
激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种快速、实时的元素成分分析技术。为了提高LIBS的灵敏度,人们已经提出多种方法来提高LIBS的光谱强度。本文采用飞秒脉冲激光烧蚀黄铜产生LIBS,对比了圆偏振和线偏振下LIBS光谱的强度,结果发现圆偏振下的光谱强度比线偏振下的强,光谱强度大约提高了15%。采用飞秒激光照射金属时,金属内部的自由电子吸收光子的能量。在线偏振飞秒激光场中,电子在脉冲的每个光学周期中经历交替的加速和减速;而圆偏振飞秒激光可以连续加速电子,因此电子可以获得更高的能量,这使得圆偏振飞秒激光产生的光谱强度不同于线偏振飞秒激光产生的光谱强度,圆偏振激光有助于改善飞秒LIBS信号的强度。
光谱学 激光诱导击穿光谱 飞秒激光 圆偏振 光谱增强
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 小卫星技术国家地方联合工程研究中心, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 长春工业大学, 长春 130012
4 东北师范大学, 长春 130024
结合集成建模法和光线追迹法研究飞轮微振动对相机成像质量的影响.采用集成建模法, 建立飞轮微振动的扰动模型、卫星和相机的有限元模型, 进行瞬态响应分析, 得到6个方向力或力矩单独作用下相机各反射镜随时间变化的位移.采用光线追迹法, 由反射镜位移和入射光线, 根据折射定律计算折射后光线的位置、方向及与光轴的夹角.由得到像面处的光斑坐标和位移, 运用运动统计矩计算系统调制传递函数.结果表明: 响应周期与激励周期无关;激励的作用时间长度和采样时间长度均会影响调制传递函数;不同方向振动激励造成的调制传递函数变化的大小不同, 而不同方向对包含原光学系统的调制传递函数的影响类似仅振动对调制传递函数的影响;当振动分别作用My、Mz值时衰减最大, 达到0.1左右.该方法较理论推导简便快捷, 能获取微振动与调制传递函数的关系, 为系统优化设计和隔振措施提供参考.
微振动 飞轮 空间相机 集成建模 调制传递函数 Micro-vibration Flywheel Space camera Integrated modeling Modulation Transfer Function(MTF)
清华大学 热能工程系, 热科学与动力工程教育部重点实验室,北京 100084
用彩色数码相机拍照结合图像处理的诊断方法研究了铝、硼纳米颗粒的燃烧特性和机理, 得到了铝、硼纳米颗粒火焰的形貌特征、温度分布及着火时间等。燃烧实验中使用多元扩散平焰燃烧器(Hencken 燃烧器)提供可控的高温环境, 利用固体颗粒乙醇溶解-超声分散-雾化-干燥的给粉方式产生高分散的纳米气溶胶, 并在不同工况下对纳米颗粒火焰进行拍照。从所得彩色图片中提取红、绿、蓝三色通道信号, 结合普朗克辐射定律获得颗粒的辐射强度信息及温度信息。结果表明: 不同环境温度会导致不同的颗粒变温历程。高温环境下铝、硼颗粒经着火后颗粒温度逐渐下降, 而低温下由于氧化层多晶相变的影响铝颗粒温度先缓慢升高而后缓慢下降, 硼颗粒温度则几乎维持恒定。硼颗粒着火过程可分为着火延时和着火两个阶段, 通过火焰图像定义了相应的时间, 测得的硼颗粒着火延迟时间为1.17~2.98 ms, 着火时间为0.31~0.85 ms。
铝 硼 纳米燃料 双色法 火焰温度分布 火焰彩色图像 燃烧特性 aluminum boron nanoscale fuel particle two-color method flame temperature distribution flame color image combustion characteristics
1 空军航空大学, 长春 130022
2 吉林大学 物理学院, 长春 130023
对不同浓度Al、S和Te掺杂GaSe晶体的透过率和倍频特性进行了研究.结果表明,适宜浓度的掺杂晶体在透明波段内吸收系数约为α≤0.1～0.2 cm-1,适于非线性应用.GaSe:S晶体透过率曲线向短波方向移动,且更适于高浓度掺杂,而Al和Te掺杂晶体透明范围的波段截止波长向长波方向移动,且移动幅度小于S掺杂晶体,当掺杂浓度达到GaSe:Al (0.5 mass%)和GaSe:Te (5 mass%)时,晶体光学质量明显下降.通过fs Ti:Sapphire激光和CO2激光泵浦下I类倍频实验发现,S掺杂晶体相位匹配曲线向短波方向移动,倍频输出功率比纯GaSe晶体有明显提高,最佳掺杂浓度为2 mass%.Al和Te掺杂晶体相位匹配角与纯GaSe晶体相比没有明显变化,实验结果与理论曲线符合较好.利用非线性方法研究发现当掺杂浓度不超过5 mass%时,GaSe:Te晶体与纯GaSe同样属于六角形结构.三种掺杂方式最佳掺杂浓度分别为GaSe:Al (0.1 mass%),GaSe:S (2 mass%)和GaSe:Te(0.5 mass%),在CO2激光泵浦下,三者频率转换效率之比约为1:0.6:0.5.在所使用的晶体样本中,GaSe:S (2 mass%)晶体性能最佳,其频率转换效率可达纯GaSe晶体的３倍左右.
非线性光学 晶体 掺杂 透过率 倍频 相位匹配 Nonlinear optics Crystal Doped GaSe GaSe Transparency Second harmonic Phase matching
