Author Affiliations
Abstract
1 Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics (ELI-NP), Horia Hulubei National Institute for R&D in Physics and Nuclear Engineering (IFIN-HH), Magurele, Romania
2 Doctoral School of Physics, University of Bucharest, Magurele, Romania
3 LULI-CNRS, CEA, Universite Sorbonne, Ecole Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, Palaiseau CEDEX, France
4 Apel Laser, Ilfov, Romania
5 Aix-Marseille University, CNRS, LP3 UMR 7341, Marseille, France
6 Horia Hulubei National Institute for R&D in Physics and Nuclear Engineering (IFIN-HH), Magurele, Romania
7 University Politehnica of Bucharest, Bucharest, Romania
8 National Institute for Lasers Plasma and Radiation Physics, Magurele, Romania
With ultrafast laser systems reaching presently 10 PW peak power or operating at high repetition rates, research towards ensuring the long-term, trouble-free performance of all laser-exposed optical components is critical. Our work is focused on providing insight into the optical material behavior at fluences below the standardized laser-induced damage threshold (LIDT) value by implementing a simultaneous dual analysis of surface emitted particles using a Langmuir probe (LP) and the target current (TC). ${\mathrm{HfO}}_2$ and ${\mathrm{ZrO}}_2$ thin films deposited on fused silica substrates by pulsed laser deposition at various ${\mathrm{O}}_2$ pressures for defect and stoichiometry control were irradiated by Gaussian, ultrashort laser pulses (800 nm, 10 Hz, 70 fs) in a wide range of fluences. Both TC and LP collected signals were in good agreement with the existing theoretical description of laser–matter interaction at an ultrashort time scale. Our approach for an in situ LIDT monitoring system provides measurable signals for below-threshold irradiation conditions that indicate the endurance limit of the optical surfaces in the single-shot energy scanning mode. The LIDT value extracted from the LP-TC system is in line with the multipulse statistical analysis done with ISO 21254-2:2011(E). The implementation of the LP and TC as on-shot diagnostic tools for optical components will have a significant impact on the reliability of next-generation ultrafast and high-power laser systems.
HfO2 in situ detection Langmuir probe laser-induced damage threshold target current ZrO2 
High Power Laser Science and Engineering
2024, 12(2): 02000e15
作者单位
摘要
电子科技大学 电子科学与工程学院,成都610054
在气压40~80 Pa和微波功率400~800 W条件下,使用光学发射光谱法(OES)对Ar、CH4等气体产生的等离子体进行电子温度诊断。实验结果表明,OES法测试得到的电子温度介于0.75 eV到4 eV之间。在含碳气体的微波同轴线型等离子体中使用OES方法进行诊断是可行的,这些研究结果可以进一步拓展OES方法在等离子体增强化学气相沉积领域中的应用。
电子温度诊断 微波等离子体 朗缪尔探针 发射光谱 Electron temperature diagnostics Microwave plasma Langmuir probe Optical emission spectrometry 
光子学报
2021, 50(9): 0930001
作者单位
摘要
1 华中科技大学 武汉光电国家研究中心, 武汉 430074
2 上海空间推进研究所 上海空间发动机工程技术研究中心, 上海 201112
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。
激光物理 等离子体诊断 朗缪尔探针 极紫外光刻 laser physics plasma diagnosis Langmuir probe extreme ultraviolet lithography 
激光技术
2021, 45(1): 109
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
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。
GDP薄膜 朗缪尔探针 质谱仪 等离子体诊断 glow discharge polymer Langmuir probe mass spectrometer plasma diagnostics 
强激光与粒子束
2016, 28(9): 092004
作者单位
摘要
1 华南师范大学物理与电信工程学院量子信息技术重点实验室, 广州 510631
2 华南师范大学实验中心, 广州 510631
采用光谱诊断法和Langmuir单探针法对射频感应耦合Ar气等离子体特性进行分析。通过光栅光谱仪研究了低气压下Ar气等离子体的光谱强度的变化特性, 采用Langmuir单探针法测量不同条件下电子密度和电子温度。等离子体发射光谱的光谱强度随着气压和功率的增加而增强, 射频功率对光谱强度的影响较明显。当功率从120 W增加到180 W时, 光谱强度将会迅速增加, 等离子体发生E模向H模的模式转换。Langmuir单探针法测量的电子密度和电子温度在的变化规律符合E模向H模转换的变化规律。
感应耦合等离子体 发射光谱 Langmuir探针 模式转换 inductively coupled plasma optical emission spectroscopy Langmuir probe mode conversion 
光散射学报
2013, 25(3): 297
作者单位
摘要
北京交通大学 电气工程学院, 北京 100044
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。
电极结构 真空放电 朗缪尔探针法 等离子体密度 离子动能 electrode configuration vacuum discharge Langmuir probe method plasma density ion kinetic energy 
强激光与粒子束
2013, 25(8): 2111
作者单位
摘要
河北大学 物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
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。
脉冲激光烧蚀 电场 朗缪尔探针 成核区 pulsed laser ablation electric field Langmuir probe nucleation region 
强激光与粒子束
2013, 25(8): 2091
吴静 1,2,*姚列明 1薛雷 1
作者单位
摘要
1 电子科技大学 物理电子学院, 成都 610054
2 核工业西南物理研究院, 成都 610041
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。
尘埃等离子体 射频放电 朗缪尔探针 发射光谱 dusty plasma RF discharge Langmuir probe optical emission spectroscopy 
强激光与粒子束
2013, 25(5): 1283
作者单位
摘要
1 沈阳理工大学 装备工程学院, 沈阳 110159
2 北京理工大学 爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081
综述了国外在超高速碰撞产生等离子体的电磁特性研究方面的现状,主要包括电子温度、等离子体的粒子密度、等离子体的振荡频率及产生的磁场特征等方面。利用等离子体特征参量诊断的扫描Langmuir探针系统、磁感应强度测量的线圈系统及实验系统,进行了超高速碰撞产生等离子体实验, 分析了实验中产生等离子体的电磁特性。
超高速碰撞 等离子体 电磁特性 Langmuir探针 磁场强度 hypervelocity impact plasma electromagnetic characteristics Langmuir probe magnetic field intensity 
强激光与粒子束
2011, 23(4): 853
戴阳 1,2,*吴卫东 1,2高映雪 1,2葛芳芳 2[ ... ]马婷婷 1,2
作者单位
摘要
1 西南科技大学 理学院, 四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为研究实验参数对螺旋波诱导的低压氢等离子体状态的影响, 用Langmuir探针对等离子体伏安特性曲线进行了原位诊断, 采用双曲正切函数的指数变换模型拟合曲线, 根据Druyvesteyn方法得到状态参数电子密度、有效电子温度和电子能量几率函数, 分析了它们随实验参数的变化规律。结果表明: 射频输入功率、气压和约束磁场对等离子体状态有较大影响。随着射频射入功率增大, 放电模式发生转变, 电子密度跳跃增长;随着气压增大, 电子密度先增大后减小, 1.5 Pa为最佳电离气压, 随约束磁场的增强呈线性增长;有效电子温度随功率和气压的增大而下降, 随约束磁场的增强线性降低, 电子能量几率函数曲线峰位和高能部分都向低能移动, 与有效电子温度变化规律吻合。
螺旋波等离子体 Langmuir探针 双曲正切函数 Druyvesteyn方法 状态参数 helicon plasma Langmuir probe tangent hyperbolic function Druyvesteyn method state parameter 
强激光与粒子束
2010, 22(6): 1234

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