一、脉冲激光制膜过程中等离子体演化规律的研究（论文文献综述）
游加加[1]（2021）在《高Z和低Z元素LIBS等离子体时空演化规律的研究》文中研究说明面向等离子体部件（plasma-facing components,PFCs）的燃料滞留测量一直是托卡马克装置中重要的研究领域,燃料滞留问题主要是低Z燃料元素滞留在第一壁上,影响材料的性能以及边界粒子再循环。激光诱导击穿光谱（laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS）技术是一种利用激光烧蚀样品并得到光谱的元素探测技术。该技术可以很好地诊断PFCs中燃料滞留及元素分布。但目前LIBS技术对等离子体与壁材料相互作用（plasma-wall interaction,PWI）过程中的燃料滞留测量问题仍有一些挑战性问题需要解决。由于在托卡马克低气压环境下,激光烧蚀等离子体寿命短、膨胀快,时间和空间演化上呈现显着的不均匀性,尤其是针对燃料元素（如H、D等低Z元素）和壁材料元素（如W、Mo等高Z元素）的混合等离子体,其不同元素的时空演化规律更为复杂。这种元素演化不均性不仅影响LIBS定量精度,对信号收集系统以及元素定性研究也有直接的影响。所以开展LIBS等离子体的时空演化行为研究,深入的理解激光烧蚀等离子体的动力学演化过程,对开展的高精度燃料滞留定量测量具有十分重要的意义。本文针对上述问题,建立了基于阵列光纤收集的等离子体时空分辨同轴LIBS系统,在真空条件下开展不同高Z和低Z元素LIBS等离子体的动力学演化特研究。利用获得的LIBS光谱来诊断H、Ta、W、Th等元素的时空演化分布及特性,获得了不同延迟时间下的不同元素的等离子体发光尺寸,并研究等离子体电子激发温度和电子密度的时空演化特性。具体内容如下:1.建立了基于阵列光纤收集的LIBS等离子体时空演化研究系统。该诊断平台主要由激光器、控制时序触发系统、光路系统、光谱采集系统和真空腔室系统组成。该系统实现了同轴收集等离子体,通过阵列光纤的不同光纤通道实现等离子体的不同空间位置的收集,进而实现研究不同延迟下的等离子体空间演化特性,实验结果表明所建立的LIBS系统可对LIBS激光烧蚀等离子体实现时空分辨测量,等离子体空间分辨率约1mm,时间分辨率为100 ns-200 ns。2.研究了在真空条件下,纯Ta样品及滞留在样品表面的H元素的等离子体时空演化特性,高Z元素Ta和低Z元素H的谱线强度均呈现中心高边缘低的规律,并随着延迟时间的增加,谱线强度整体呈下降趋势,通过拟合计算表明,Ta等离子体发光尺寸约为6 mm,H等离子体的发光尺寸远大于6 mm。这是由于Ta和H原子的相对原子质量相差较大,H原子的膨胀速度显着大于Ta原子的膨胀速度。此外,通过玻尔兹曼斜率法计算得到的等离子体的电子激发温度和通过斯塔克展宽方法获得的电子密度也都呈现中心高边缘低的规律,且随着等离子体的膨胀呈下降趋势。3.研究了真空条件下,激光烧蚀纯钨（W）和钨钍合金（WTh）样品的等离子体时空演化规律。重点研究了W元素、Th元素、H元素的时空演化特性,以及合金基底元素对演化规律的影响。实验结果表明:H原子质量较小,在真空条件下膨胀较快,H等离子体的发光尺寸显着大于W、Th元素等离子体的发光尺寸。W和Th的相对原子质量比较相近,所以延迟时间在0-200 ns内,即等离子体膨胀的初期,时空演化规律较为相似,在200 ns后,W等离子体发光尺寸大于Th等离子体发光尺寸。纯W样品LIBS等离子体的电子激发温度略高于W合金样品的电子激发温度。通过空间分辨的等离子体电子激发温度与空间积分的等离子体电子激发温度的结果对比,发现空间积分后的等离子体电子激发温度接近等离子体中心区域的电子激发温度,即等离子体发光较强的区域对等离子体电子激发温度值的贡献更大。
高春丽[2]（2021）在《多元素激光等离子体的时空演化特性研究》文中研究说明多元素激光等离子体已广泛应用于示踪元素状态诊断、脉冲激光沉积（PLD）技术和激光诱导击穿光谱（LIBS）技术等领域。多元素激光等离子体具有比单元素情况更为复杂的辐射和动力学演化过程。目前,受实验瞬态检测条件和理论分析方法的限制,人们对其演化过程中的微观物理过程和演化机制尚不是非常清楚。因此,对于多元素激光等离子体的实验和理论研究将有助于人们对其微观演化机制的深入认识和为上述领域的应用提供数据和方法参考。本文针对多元素激光等离子体辐射特性和动力学演化行为认识不深入、状态诊断困难的问题,搭建了高精度时空分辨的激光等离子体光谱测量和瞬态成像装置,选取Cu-Al合金标准样品和黄芪道地药材典型多元素样品为研究对象,系统测量了真空环境中两种样品的时空分辨光谱和时间演化图像。并利用基于辐射流体动力学模型开发的多元素激光等离子体模拟程序,实现了等离子体演化过程中不同离子时空演化行为的重构和状态参数的诊断。具体工作如下:（1）首先选择较为简单的双元素Cu-Al合金靶材为研究对象,系统地同步测量了不同延迟时间的等离子体羽瞬态图像和距靶面不同探测距离、不同延迟时间的可见光波段光谱。选取AlⅠ396.15 nm,Al Ⅱ 358.66 nm,Al Ⅲ452.89nm,CuⅠ521.82 nm和CuⅡ495.37 nm 5条谱线作为分析线,明确了等离子体中不同离子的时间演化轮廓;并利用多元素激光等离子体模拟程序实现了CuAl合金等离子体的状态诊断,理论上重构了等离子体不同离子数密度和等离子体温度的瞬态演化图像。（2）进一步选择元素构成相对复杂的多元素黄芪药材为研究对象,系统测量了不同探测距离、不同延迟时间的时空演化光谱。结合上述实验方法和理论模拟方法,构建了黄芪药材激光等离子体中不同元素的时空演化物理图像,探讨了多元素激光等离子体理论模拟方法应用于真空LIBS元素检测技术方面的可行性。
刘强[3]（2021）在《纳秒脉冲激光与硅靶相互作用过程的理论模拟研究》文中研究表明一束中低功率(I≤5.0×108 W/cm2的纳秒脉冲激光与物质相互作用涉及靶材的相变、激光能量在靶材内部的沉积、克努森层的产生、等离子体屏蔽以及等离子体的辐射和动力学演化等复杂的物理过程。对这些过程进行深入细致的理解并从理论上重构出纳秒脉冲激光与物质相互作用的全过程,不仅可以分析靶材和等离子体的动力学演化特性,而且能够为激光诱导击穿光谱技术和脉冲激光沉积技术等重要应用领域的进一步发展提供重要的指导和支撑。本论文基于热传导方程、流体力学方程组和辐射输运方程,建立了研究中低功率纳秒脉冲激光与物质相互作用过程的二维轴对称辐射流体动力学模型。该模型充分考虑了激光、靶材和等离子体三者间的相互作用,在等离子体的动力学演化过程中包括了各种微观原子过程的贡献,对等离子体内能的描述采用了更为精确的真实气体近似（即等离子体内能包括电子/原子/离子的热能、原子/离子的电离能以及原子/离子的激发能）。该模型能够较为全面的描绘出纳秒脉冲激光与物质相互作用的全过程,有助于深入理解靶材的动力学演化以及激光等离子体的辐射和动力学演化特性。本论文对建立的二维轴对称辐射流体动力学模型进行了多方面的数值计算验证,并针对功率密度为5.0×108 W/cm2,波长为1064 nm的纳秒脉冲激光作用于放置在真空环境的固体硅靶,开展了以下工作:（1）模拟了脉冲激光作用期间靶材内部的温度分布,分析了温度分布的成因;（2）给出了脉冲激光作用期间靶面温度、靠近靶面处的等离子体马赫数和激光透射率的时间演化轮廓。探讨了等离子体屏蔽效应对靶材表面温度分布的影响,细致讨论了靶材表面的蒸发/冷凝问题,给出了靶面温度和等离子体马赫数以及激光透射率间的耦合关系。确定了纳秒脉冲激光作用期间靶材表面的动力学演化过程按时间可分为声速蒸发、亚声速蒸发和亚声速冷凝三个过程;（3）获得了脉冲激光作用期间等离子体的温度、轴向的粒子数密度和膨胀速度的分布。分析了激光等离子体在真空中膨胀演化的特征,探讨了靶材的动力学演化和等离子体的动力学演化之间的耦合效应,证实了逆韧致辐射等激光等离子体吸收机制对等离子体动力学演化有重要影响;（4）给出了激光等离子体的内能以及内能中的热能、电离能和激发能的时空分布,获得了在纳秒脉冲激光作用期间等离子体内能中激发能的贡献不可忽略的重要结论。
屈莉莉[4]（2021）在《低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控》文中认为强关联过渡金属氧化物作为一类新型电子功能材料,长期以来因其内部多维度自由度间（自旋、电荷、轨道、晶格）强劲而稳健地耦合作用,赋予其极为丰富的物理内涵。其中庞磁阻锰氧化物家族作为一类高自旋半金属磁性材料,因在自旋电子学器件应用方面展示出的极大潜力,得到研究者的青睐。特别是在当前持续发展的界面工程与先进实验技术结合下,系列异质外延锰氧化物基关联多层膜、超晶格等低维全氧化物体系也因此得到了原子级精准构筑,这为低维物性调控与微观物理机制解理提供了良好的实验平台。基于其近邻界面处,多维自由度参量在空间、时域上更为复杂的纠缠作用,在异质界面处会产生大量有别于其块材的奇异物性与量子态,如高温超导、二维电子气、多铁耦合等,尤为突出的是其丰富的界面磁性更是为人工调控低维复杂氧化物自旋磁性结构带来无限可能并为发展多场调控与深入解理其物理内涵提供更多启示。然而长期以来锰氧化物体系因厚度降低与界、表面蜕化等使得并存的磁、电优异特性与功能性将受到“降崖式”抑制,难以满足实际应用需求。受启于二维本征铁磁体研究热潮并结合当前关联氧化物基功能材料实际应用受限的困境,我们在低维锰钌氧化物异质体系中开展了多种磁学性能诱导、优化与物理机制解理的研究,并在空间受限La0.67Ca0.33MnO3及La0.67Sr0.33MnO3等薄层的铁磁序增强、面内自旋重取向、层间耦合调控等方面取得了一些有趣进展。这种基于低维界面的物性调控与新型策略的开发将有望推动自旋电子学器件向后摩尔时代革新。本论文共包含以下七章内容。第一章首先简单介绍了钙钛矿型氧化物晶体构型与基本磁学物理属性。之后我们阐述了异质外延氧化物界面物理诱导与界面磁性多参量的调控。随后我们对近期低维关联过渡金属氧化物体系及二维本征铁磁体相关研究进展进行了回顾。最后简单总结了本章主要内容并列出了本文拟围绕低维锰/钌氧化物异质体系开展的研究计划。第二章简要介绍了文中外延薄膜制备方法与晶体结构表征、电磁性能测量手段。包括多晶靶材制备、薄膜沉积技术、X射线衍射与高分辨STEM显微学、吸收谱与光电子能谱以及低温磁、电物性测量设备。第三章基于前期实验基础,我们在La0.67Ca0.33MnO3/SrRuO3系列超晶格中借助界面电荷转移与近邻结构修饰,协同诱导出一种居里温度（TC）高达291 K的高温铁磁相,即使La0.67Ca0.33MnO3薄层厚度仅有4 u.c,其Tc仍能稳定在～285 K,并且这种增强的铁磁序依赖于异质结构的生长顺序。通过STEM微观结构分析、电子能谱表征以及理论计算,随后证实超晶格中高于其体材TC约30 K的高温铁磁相应源于电荷在两种锐利且非对称异质界面处（MnO2/SrO与La0.67Ca0.33O/RuO2）转移的差异及其伴生的B位离子位移“极化”对氧八面体畸变的抑制。原子尺度下这两种很少能协作的界面效应最终稳定了 La0.67Ca0.33MnO3薄层中的高温铁磁相。第四章在空间受限的[La0.67Ca0.33MnO3（1-6 u.c）/SrRuO3（2 u.c）]N超晶格中借助外延重复周期数N实现了对超薄层体系长程铁磁序的连续控制。通过连续增加N（1至15）,极限薄层超晶格的铁磁序（TC）会被持续增强并在高周期处出现饱和现象,最大调控范围可达133 K,同时1-3 u.c厚的La0.67Ca0.33MnO3系列超晶格的饱和TC仍接近室温。进一步的实验表明钌氧化物层的金属性以及厚度能显着影响极限薄层铁磁序的调控范围。初步认为受限体系中这种外延重复周期数N依赖的可调铁磁性可能来源于一种载流子辅助增强的类RKKY型层间铁磁耦合作用。第五章系统研究了超薄锰/钌氧化物超晶格中外延重复周期数N驱动的面内自旋重取向问题。在[La0.67Ca0.33MnO3（6 u.c）/SrRuO3（2u.c）]N超晶格体系中,当伴随外延周期数N（N=1-15）的增加,该体系易磁化轴取向将被逐步从[010]方向转至[100]方向,最大磁各向异性常数达-1.83x105erg/cm3。随后借助XAS谱及微观结构分析,发现这种面内易磁性轴的连续切换取决定于外延周期驱动的应变工程与轨道工程间的相互竞争。当N<3时,沿[010]轴的各向异性应变引起的轨道极化会导致[010]取向的易磁化轴。但随着外延周期N的增加,沿正交[100]方向上,Ru4dxz/dyz轨道与Mn 3dx2-y2轨道之间增强的杂化效应将会与应变效应形成竞争,最终引起LCMO薄层易磁化轴转至[100]方向。第六章本节细致分析了间隔层厚度与环境温度对低维LSMO基非对称双层磁性结构中层间交换耦合行为的影响及其应用拓展。在磁化翻转顺序确定的组分非对称（CaRu0.5Ti0.5O3/La0.67Sr0.33MnO3/CaRu0.5Ti0.5O3/La0.67Sr0.33Mn0.95Ru0.05O3/CaRu0.5Ti0.5O3）磁性结构中,随着中间间隔层厚度的增加,该组分非对称双层磁性结构中的层间耦合行为可以连续从铁磁耦合演变为反铁磁层间耦合随之度越为弱的铁磁层间耦合或去耦合,并保持广域的“步状”磁化行为,同时层间耦合强度强烈依赖于环境温度。第七章总结了本文主要研究内容及创新之处,并基于现有低维锰/钌氧化物界面磁性调控结果对后续人工反铁磁体原型器件设计及Si基器件、薄膜电磁催化性能等方面进行了展望。
郭宇晖[5]（2021）在《水下激光诱导击穿等离子体的演化及其光谱》文中进行了进一步梳理随着工业化和城市化的发展,地球环境遭到破坏,水资源被严重污染,威胁到了人类的生存,必须采取必要的措施及时发现和治理被污染的水域。据统计我国江河湖海被重金属污染比例高达80%以上,急需一种可以快速检测水体重金属污染元素的分析方法。激光诱导击穿光谱技术（Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS）是一种新型的物质元素检测方法,具有快速、实时、在线和多元素检测优势,在快速检测水体重金属污染元素方面具有很好的应用前景。本论文采用将激光等离子体光谱分析和激光等离子体导致的空化气泡动态演化过程相结合,详细研究了水下正交双脉冲LIBS技术中双脉冲激光焦点相对位置、双脉冲延时、激光能量对等离子体辐射光谱和空化气泡演化过程的影响,加深了对水体正交双脉冲LIBS技术的光谱信号增强机理的理解。论文的主要内容为:一、单脉冲LIBS条件下水体中空化气泡的产生与演化过程与LIBS参数的关系研究。首先研究了焦距不同的单透镜、由两个透镜构成的组合透镜等不同聚焦方式,以及透镜焦点到液面的距离等参数对激光诱导产生的空化气泡的尺寸、演化以及稳定性的影响。发现在双透镜组合的聚焦方式下,且透镜焦点在液面下10mm时,激光诱导击穿产生的空化气泡尺寸最大且稳定性最好。其次研究了激光能量的变化对空化气泡的影响,结果表明当激光能量在60-150m J范围变化时,随着激光能量的增大气泡尺寸增大且稳定性更好,但激光能量太大会引起液面的剧烈抖动,将影响第二路脉冲激光等离子体的稳定,因此双脉冲LIBS中可选择第一路激光能量为120m J,有利于为第二路激光提供一个稳定的激发气体环境。二、研究了正交双脉冲LIBS中激光焦点相对位置、双脉冲延时、激光能量对激光诱导等离子体辐射光谱强度、稳定性、以及空化气泡的影响。研究表明当两路激光焦点位置相距-1.35mm时即第二路激光在第一路激光左侧1.35mm（第二路激光从右侧入射）可获得最强光谱强度,但与其它激光焦点间距离相比,此位置的双脉冲激光产生的空化气泡尺寸反而较小;双脉冲激光焦点相对位置不同时,获得最强光谱强度的脉冲延时不同,若仅改变双脉冲激光间延时而不改变激光焦点位置,在双脉冲激光击穿产生的空化气泡尺寸较小时有更好的光谱信号强度;研究还发现,当第二路激光能量逐渐增大时,水体中正交DP-LIBS谱线强度呈现先减小后增大趋势,与空气条件下常见的DP-LIBS光谱强度变化规律完全不同。由此可见,由于第一束激光诱导空化气泡的存在和演化,对第二束激光的击穿环境施加了一个动态的影响,从而直接影响其光谱强度和稳定性,以及LIBS参数与光谱辐射强度之间的关系,研究结果有助于更好地理解水体正交DP-LIBS光谱增强过程与机理。
付彩龙[6]（2020）在《脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料等离子体动力学和发射光谱数值模拟》文中指出磁约束核聚变是实现聚变能的主要途径,是解决人类能源和环境双重危机的最佳途径之一。然而,在托卡马克装置中,由于等离子体不稳定和粒子碰撞,磁场不能完全阻止等离子体热流和高能粒子流的横向输运,这导致了等离子体与托卡马克第一壁材料的相互作用（Plasma Wall Interaction,PWI）,发生第一壁侵蚀、杂质产生、燃料滞留和再沉积等问题。由于托卡马克装置的极端工作条件,开展等离子体与壁材料相互作用诊断研究,对第一壁材料的选取和未来的聚变堆装置寿命及安全运行都有着极为重要的意义。激光诱导击穿光谱（LaserInduced Breakdown Spectroscopy,LIBS）技术被认为是等离子体与材料相互作用中元素诊断的重要工具,并已经在“东方超环”（Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST）装置中在线应用。近年来,各国在直线等离子体装置上的LIBS实验研究也取得了不同程度的进展。激光烧蚀等离子体参数决定着LIBS的关键物理过程,等离子体尺度小、时间短以及高温高压的极端条件,使得传统的诊断方法无法获得激光烧蚀等离子体的详细参数。尤其是等离子体演化的早期阶段,特征谱线淹没在轫致辐射谱线中,提高了实际测量的难度,对LIBS定量分析精度影响很大。因此需要通过建立合理的数值模型,为激光烧蚀托卡马克高Z壁材料过程中等离子体动力学以及发射光谱提供详细参数,在优化LIBS实验技术的同时,还能更深入地理解激光与材料相互作用的机理。目前存在多种激光烧蚀等离子体的模型,但大多数模型描述的物理过程不全面,或侧重于对材料的烧蚀,或侧重于对等离子体羽辉的描述。而利用激光烧蚀等离子体模型针对托卡马克高Z壁材料的研究相对较少。尤其是在大型聚变装置上,激光烧蚀等离子体的模型主要集中在高能激光打靶惯性约束聚变（Inertial Confinement Fusion,ICF）的相关领域,与LIBS相关的激光烧蚀第一壁高Z材料的等离子体动力学及发射光谱的数值模拟研究工作极为匮乏。因此,本文针对EAST第一壁诊断的重要需求,通过建立合理的理论数值模型,为激光烧蚀托卡马克壁材料过程中等离子体动力学以及发射光谱提供详细参数,从而更深入地理解激光与高Z材料相互作用的物理机理。具体研究内容如下:第二章,建立了真空条件下纳秒脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料的一维流体动力学以及发射光谱模型。该模型综合考虑了激光烧蚀靶材的相变、等离子体羽辉的动力学演化、等离子体局域热平衡（LTE）、等离子体屏蔽效应以及等离子体发射光谱等物理过程,利用有限差分法、流体力学的黎曼解法和牛顿迭代法等数值算法,使用C++语言进行了编程。第三章,利用所建立的单脉冲模型,进行了激光烧蚀托卡马克高Z壁材料钼（Mo）和钨（W）等离子体动力学以及发射光谱的数值模拟。首先,计算了激光烧蚀Mo等离子体屏蔽效应随激光功率密度的变化规律、Mo等离子体羽辉的主要参数（粒子数密度、速度和温度）、Mo原子谱线的时间演化,并与实验数据进行了比较分析。然后,研究了激光烧蚀W等离子体温度与W等离子体轫致辐射强度的关系、W原子谱线和一价离子谱线的时间演化以及W等离子体轫致辐射的时间演化,并与实验数据进行了比较分析。最后,将不同功率密度下W等离子体与Mo等离子体的密度、温度以及速度进行了对比。第四章,在单脉冲模型的基础上,建立了真空条件下双脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料的一维流体动力学以及发射光谱模型。考虑了两个脉宽同为纳秒量级的高斯型的脉冲激光,对于连续脉冲（双脉冲间隔小于激光脉宽）的情况,边界条件与单脉冲模型相同;而对于非连续脉冲（双脉冲间隔大于激光脉宽）的情况,需要将Knudsen层作为边界条件。针对双脉冲的不同时间间隔,以及不同的激光功率密度,讨论了第二束脉冲激光能量在等离子体与靶材中的耦合过程。对于非连续和连续的双脉冲烧蚀托卡马克高Z壁材料模型,均考虑了等离子体中冲击波的形成,利用守恒型差分格式,流体力学的黎曼解法,捕捉两个等离子体相互作用过程中形成的冲击波。第五章,利用所建立的双脉冲模型,进行了双脉冲间隔分别为50ns和100ns情况下激光烧蚀EAST壁材料Mo和W等离子体动力学以及发射光谱的数值模拟。首先,计算了双脉冲条件下W等离子体的参数（粒子数密度、速度和温度）、W等离子体屏蔽效应、W等离子体发射光谱。然后,计算了双脉冲和单脉冲情况下Mo等离子体动力学对比、双脉冲情况下W等离子体与Mo等离子体的动力学对比以及不同功率密度对应Mo等离子体动力学演化。第六章,总结全文并对将来LIBS数值模拟研究工作进行了展望。
韩子豪[7]（2020）在《基于物相调制的超短脉冲激光诱导可逆表面周期结构研究》文中研究指明信息社会的快速发展对通信效率及信息处理速度提出更苛刻的要求,传统集成电路已达到发展瓶颈,高效低损耗的微纳光学器件或将替代集成电路成为下一代信息技术的核心。为适应多应用场景,可调制微纳光学器件已逐步成为该领域的研究热点。相变材料Ge2Sb2Te5（GST）具有介电常数差异明显的晶态与非晶态两种结构,常作为介质层材料调控表面周期结构的振荡性质。然而传统的材料去除型加工方法,表面周期结构基元尺寸固定,限制可调制器件的调制范围。需设计一种新型表面周期结构加工与调制方法,实现对微纳光学器件中结构基元的多级精确调制与可逆重构。超短脉冲激光在微纳精密加工与GST物相调制领域均具有独特性质。本文提出通过超短脉冲激光直写在GST表面诱导可逆光栅结构,并通过形貌与结晶程度控制实现表面光学性质的可逆重置。表面周期结构特征与激光参数相关,本文系统研究了超短脉冲激光诱导GST表面周期结构的形貌特征（周期长度、方向、晶粒形状等）与结构性质（色散颜色效应、化学活性刻蚀）的演化规律。研究发现激光脉冲能量由小到大可分别诱导四种特征形貌,分别为:改性波纹结构、表面完全晶化结构、弱烧蚀纳米点阵结构和烧蚀波纹结构。形貌演化规律由材料阈值效应与表面结构诱导光场能量再分布效应共同作用导致。对改性波纹结构的深入研究发现,该结构表面由晶态条纹与非晶态条纹周期排列组成,具有高度均匀一致性,是实现本文可逆表面周期结构制造的关键。结合SPPs定向散射机理与波纹结构形貌表征,揭示激光直写改性波纹结构中周期方向与激光偏振密切相关,通过偏振调控可实现具有不同结构取向角的表面波纹结构直写加工。由改性波纹结构表面起伏形成表面光栅,对白光具有色散作用,因此在特定观测条件下加工区表面产生颜色效应。表面颜色色调由激光偏振依赖性的光栅结构取向角控制,颜色饱和度受激光脉冲能量控制,通过激光参数调制实现表面多级颜色信息记录。由于超短脉冲激光与材料相互作用具有非线性非平衡特性,为精确调控表面周期结构需对材料物相演化机理进行深入探索。因此本研究基于时间-空间分辨泵浦探测技术,对超短脉冲激光单脉冲烧蚀以及超短脉冲激光多脉冲结晶的两种物相演化过程进行观测,并结合激光与材料相互作用机理、瞬态相动力学特征及结构表面形貌特征,分别对两种物相演化过程的形成机理进行解释与验证。研究发现,多脉冲诱导结晶过程中,形成独特的准非晶态,其最佳形核阈值与结晶态GST存在差异,导致结晶阈值随脉冲数变化向外延伸。基于改性波纹结构表面光栅的颜色效应,本研究对颜色效应增强表面图形显示的多级图形存储应用进行设计,实现在相同区域记录并分别读取两种图形的信息。为揭示改性波纹结构的可逆重构性质,本研究设计表面结构擦除、表面物相重置与波纹结构重写三个步骤。使用与初始激光偏振方向垂直的脉冲序列作为擦除光,互相垂直的波纹结构减弱初始波纹取向的影响,形成均匀的结晶表面。再通过单脉冲准分子激光辐照结构擦除区,使表面重置非晶化。本研究证明重置非晶态表面仍可诱导改性波纹结构,实现表面波纹结构可逆重构的研究目标。
周素素[8]（2019）在《激光碳等离子体特性及其制备石墨烯研究》文中进行了进一步梳理近年来,碳纳米材料由于其独特的物理化学性质引起了科学家们的广泛关注,其在新能源、信息、生物医学等方面有着重要应用。激光诱导碳等离子体也因其在碳纳米材料制备的应用而在过去几年受到高度重视,其等离子体特性与激光能量、环境气体压力、材料性质等息息相关。为了更好的优化其制备碳纳米材料的实验参数,我们需要进一步对激光诱导碳等离子体的特性进行实验研究。本论文首先对等离子体粒子内部特性进行了研究,然后研究了不同条件对脉冲激光诱导沉积石墨烯的影响,最后对激光诱导石墨烯（LIG）的实验参数进行了研究,主要内容如下:（1）通过直接成像法研究了脉冲激光诱导碳等离子体羽辉和微粒（C2、C+）在不同空气压力条件下的膨胀特性,使用极坐标图描述了不同空气气压下羽辉膨胀的角向分布规律。因为C2在碳纳米粒子形成过程中有着重要作用,所以接着研究了不同空气气压条件下对C2形成的影响。通过窄带通滤波片分辨出C2和C+的发射位置,分析不同空气气压条件下C2的形成过程,通过观测C2和C+发射峰值的位置,探究了C+在C2形成过程中的作用。（2）通过发射光谱法对脉冲激光诱导碳等离子体进行了诊断,早期发射光谱为连续谱,使用黑体辐射公式拟合推算碳等离子体的电子温度,当线状谱出现时,采用玻尔兹曼作图法计算电子温度,研究了电子温度和电子密度随时间的演化趋势及不同空气气压对其演化的影响。（3）根据前文等离子体特性的研究,采用脉冲激光诱导沉积在Ge基底上沉积石墨烯薄膜,研究了工艺参数的影响。发现只有当沉积温度为500℃以上时才能得到石墨烯薄膜,但是由于实验设备的限制,无法进一步升高温度,所以得到的石墨烯薄膜均匀性较差、尺寸太小。（4）对激光诱导石墨烯（LIG）的进行了研究,探究了不同激光功率和PI材料对LIG形成的影响。
张生孔[9]（2017）在《飞秒激光等离子体光谱及沉积技术研究》文中研究指明飞秒激光轰击靶材表面可以形成高温等离子,等离子体由原子、离子和自由电子等粒子构成,在它的生命周期中处于不稳定状态下的原子或离子会发生由高能态向低能态跃迁的现象,并且在它们进行跃迁的同时也会辐射出一定强度的等离子体光谱,该光谱不仅携带着大量的靶材元素成分及其含量的信息,而且与等离子体的形成、演化和膨胀等过程密切相关,这一光谱通常被称为激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS）。同时,瞬态产生的高温等离子向外膨胀形成羽辉,可以用于沉积与靶材同材质的薄膜或者纳米结构,这一技术通常被称为脉冲激光沉积（Pulsed Laser Deposition,PLD）。本论文基于这一思路,通过LIBS光谱研究等离子体的特性及其时空演化规律,并利用等离子体同质沉积的特点,在衬底上沉积薄膜和纳米结构。脉冲激光沉积技术作为功能强大的薄膜制备技术,在高温超导、半导体、类金刚石等多种功能薄膜和硬质陶瓷薄膜的制备上已得到充分的运用,并且在纳米材料制备上也有所进展。随着高峰值功率飞秒激光的出现,使得激光诱导击穿光谱技术和脉冲激光沉积技术步入飞秒时代。相比传统使用的纳米/皮秒激光,飞秒LIBS和飞秒PLD展现出了更加诱人的前景。本论文的研究目的是利用飞秒PLD技术制备TiO2纳米薄膜,为未来开展基于TiO2纳米结构的光催化研究奠定基础。其工作内容主要分为两个部分:第一部分是通过LIBS技术研究飞秒激光诱导钛等离子体光谱的时空演化规律,并确定等离子体温度的时间演化特性以及电子密度与激光能量的关系,掌握等离子的演化特性,对飞秒PLD实验的开展具有重要的借鉴意义;第二部分是搭建飞秒PLD系统,并利用该系统制备TiO2纳米薄膜材料,通过场发射扫描电镜和X射线光电子能谱仪分别对TiO2纳米薄膜材料的形貌和成分进行表征分析,并确定颗粒尺寸大小以及薄膜成分,接着研究薄膜的成膜过程并探索激光能量,基底温度等实验参数对薄膜的沉积速率以及质量的影响,确定最佳的实验条件,最后利用紫外-可见光谱仪探究其光学性能。通过上述实验研究,得到如下结论:（1）薄膜是由粒状TiO2颗粒组成的一种蓬松结构的材料,粒径基本上在1到100 nm范围;（2）通过探究不同沉积时间下的样品的SEM图像来分析TiO2薄膜的成膜过程,可以发现TiO2薄膜的生长模式为岛状生长;（3）样品的紫外-可见光吸收光谱显示吸收边其波长在400 nm左右,并通过禁带宽度计算可确定该样品禁带宽度在3.1 eV左右,说明该样品是金红石和锐钛矿的混合相。
刘月华[10]（2012）在《脉冲激光烧蚀Ti-Al和SiC材料的演化特性研究》文中研究表明1960年美国科学家研制出了世界上第一台红宝石激光器,紧接着研究人员便开始了激光与物质相互作用的研究工作,几十年来,该项研究一直保持着旺盛的生命力。其中激光诱导等离子体和激光烧蚀由于在脉冲激光沉积镀膜、纳米颗粒和团簇的制造、材料改性、激光加工、微量元素探测分析等领域具有重要的实际应用价值而越来越受到研究人员的关注。但是由于等离子体的演化是一个瞬态多变的过程,具有空间和时间不均一性,同时,等离子体的性质非常依赖外界的实验条件,如环境气体的种类和压强,入射激光的脉宽、能量、波长,对入射激光的聚焦情况等,因此研究等离子体参数的空间、时间演化规律和在不同实验条件下的对比情况可对这些实际的应用提供重要的参考信息。本论文中我们采用发射光谱诊断技术,在等离子体满足局部热力学平衡的条件下,用玻尔兹曼图解法计算电子温度,用孤立谱线的斯塔克展宽的方法计算电子密度,研究了不同实验条件下高功率纳秒脉冲激光束烧蚀Ti-Al合金和SiC晶体靶材诱导产生等离子体的时空演化规律。我们用1064nm的脉冲激光分别在大气环境和真空环境下烧蚀Ti-Al合金靶材,入射激光功率密度为10.04GW／cm2时,在160ns的延迟时刻,空气中烧蚀产生的等离子体电子密度是真空中的3.3倍,即使在变化相对稳定的600ns延迟时,在常压下测得结果仍是真空中的1.8倍。真空中Ti（Ⅱ）368.52nm谱线的演化时间约为900ns,而空气中该谱线在4μs时仍可测量,可见空气中烧蚀时能够产生更加高温致密长寿命的等离子体。我们在大气环境下研究了激光功率密度对等离子体参数的影响,入射激光功率密度从7.44GW／cm2变化到13.2GW／cm2时,电子温度和电子密度的变化趋势分别满足如下关系：Te～I0.249, Ne～I0.288,而O（I）777.19nm,777.42nm,777.64nm谱线积分强度与激光功率密度的关系O（I）～Aexp（I／12）,满足Hughes的雪崩模型,可见空气中烧蚀时形成了空气等离子体,且空气等离子体的点燃是一种雪崩电离过程。我们用6.5GW／cm2的532nm入射激光分别在真空和大气环境下研究了透镜到靶材的距离对等离子体参数的影响,发现当透镜到靶材的距离小于透镜焦距时,电子温度和电子密度均随着距离的增大而增大,但当透镜到靶材的距离大于透镜焦距时,真空中电子温度和电子密度随着距离的增加而增加,而大气环境下电子温度和电子密度却随着距离的增加而减小我们还分别用9.17GW／cm2的1064nm和6.5GW／cm2的532nm入射激光在真空条件下烧蚀SiC晶体靶材,从电子温度和电子密度的空间演化规律来看,我们发现当到靶材距离小于3mm时,电子温度和电子密度均随着距离的增大而迅速降低,但当距离大于3mm时,1064nm激光烧蚀时电子温度和电子密度是一种慢变化行为并随着距离的增加存在波动,而532nm激光烧蚀时,电子温度迅速降低,电子密度却波动增加。我们认为出现这种现象的原因主要是532nm激光烧蚀时产生的高速飞行的粒子与低真空环境气体相互作用的结果。通过测量距离靶材料不同距离处C（Ⅱ）426.7nm谱线强度的时间演化情况,我们计算出了两种情况下C离子的飞行速度,其中532nm激光烧蚀时满足阻力模型,且初始速度为36km／s,而1064nm激光烧蚀时,C离子在0-7mm的距离内是匀速飞行,速度为25km/s.实验结果表明,脉冲激光沉积镀膜时衬底材料放置在电子温度迅速降低而电子密度存在波动的区域,可能会导致缺陷的产生而影响薄膜的质量。我们在真空条件下用532nm激光烧蚀SiC靶材,研究了透镜到靶材之间距离改变时等离子体参数的演化情况,发现等离子体电子温度和电子密度的演化情况与真空中烧蚀Ti-Al合金时的情况类似,均是随着距离的增加而增大,同时发现当透镜到靶材的距离大于透镜焦距时,C离子426.7nm谱线和Si离子634.71nm谱线随着距离的增加谱线强度缓慢减小,而Si原子633.19nm谱线强度则变化不大。我们还测量了透镜到靶材的距离分别为107mm和115mm时等离子体参数的时间演化情况,发现在时间延迟小于200ns时,透镜到靶材的距离对等离子体参数有较大影响,而当延迟时间大于300ns时,此影响开始变得不明显。实验结果表明,在用光谱分析技术进行微量元素探测时,选取合适的透镜到靶材距离有利于提高检测精度和极限。
二、脉冲激光制膜过程中等离子体演化规律的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、脉冲激光制膜过程中等离子体演化规律的研究（论文提纲范文）
（1）高Z和低Z元素LIBS等离子体时空演化规律的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 磁约束可控核聚变简介 |
| 1.2 等离子体与壁材料相互作用研究进展 |
| 1.3 托卡马克壁材料诊断技术 |
| 1.3.1 托卡马克面对等离子体壁材料的诊断方法 |
| 1.3.2 激光诱导击穿光谱技术 |
| 1.3.3 托卡马克聚变装置中LIBS的应用 |
| 1.3.4 LIBS在线原位诊断壁材料技术的瓶颈 |
| 1.4 激光烧蚀等离子体时空演化研究 |
| 1.5 本文研究思路与内容 |
| 2 激光诱导击穿光谱原理及诊断系统介绍 |
| 2.1 激光诱导击穿光谱技术原理 |
| 2.2 等离子体参数诊断方法 |
| 2.2.1 等离子体电子激发温度诊断方法 |
| 2.2.2 等离子体电子密度的诊断方法 |
| 2.3 高真空LIBS光谱时空分辨诊断实验系统 |
| 2.3.1 LIBS光谱诊断实验装置 |
| 2.3.2 时序控制系统设置 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 激光烧蚀纯Ta样品等离子体的时空演化研究 |
| 3.1 激光烧蚀Ta等离子体光谱诊断研究 |
| 3.1.1 等离子体发射光谱的空间演化规律 |
| 3.1.2 等离子体发射光谱的时间演化特性 |
| 3.1.3 样品元素深度分布分析 |
| 3.2 等离子体发光强度的时空演化特性 |
| 3.3 等离子体参数的时空演化特性 |
| 3.3.1 电子激发温度的时空演化 |
| 3.3.2 电子密度的时空演化 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 激光烧蚀纯W及其合金样品等离子体时空演化研究 |
| 4.1 激光烧蚀纯W样品等离子体时空演化特点 |
| 4.1.1 低Z元素H发射光谱的时空演化 |
| 4.1.2 高Z元素W发射光谱的时空演化 |
| 4.1.3 纯W样品 W、H 等离子体发光尺寸对比 |
| 4.2 激光烧蚀WTh合金等离子体时空演化特点 |
| 4.2.1 激光烧蚀WTh合金的发射光谱演化特性 |
| 4.2.2 W、Th和H元素等离子体的时空演化特性 |
| 4.2.3 W、Th和H等离子体发光尺寸对比 |
| 4.2.4 WTh合金样品等离子体电子激发温度的时空演化 |
| 4.3 等离子体电子激发温度的空间分辨与空间积分值对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）多元素激光等离子体的时空演化特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光等离子体 |
| 1.1.1 激光等离子体简介 |
| 1.1.2 激光等离子体产生过程 |
| 1.1.3 激光等离子体的特征 |
| 1.1.4 激光等离子体的应用领域 |
| 1.2 多元素激光等离子体的研究现状 |
| 1.3 激光等离子体理论模拟研究现状 |
| 1.4 论文研究方案 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 第2章 多元素激光等离子体辐射流体力学模型 |
| 2.1 流体力学方程 |
| 2.2 辐射输运方程 |
| 2.3 辐射损耗项 |
| 2.4 等离子体中的电荷态分布和能级布居 |
| 2.4.1 局域热力学平衡(LTE) |
| 2.4.2 碰撞辐射(CR)模型 |
| 2.5 光谱线型 |
| 2.6 初始条件和边界条件 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 实验装置 |
| 3.1 实验装置总体介绍 |
| 3.2 实验仪器介绍 |
| 3.2.1 Pro-350激光器 |
| 3.2.2 光栅光谱仪及探测器 |
| 3.2.3 sCMOS瞬态相机 |
| 3.2.4 三维移动控制器MC600 |
| 3.2.5 数字延迟发生器DG645 |
| 3.2.6 真空系统 |
| 3.3 时空分辨的激光等离子体光谱测量 |
| 3.3.1 时间分辨测量 |
| 3.3.2 空间分辨测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 双元素激光等离子体时空演化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Cu-Al合金激光等离子体的实验测量 |
| 4.2.1 可见波段光谱测量 |
| 4.2.2 瞬态成像测量 |
| 4.3 Cu-Al合金激光等离子体的动力学演化 |
| 4.3.1 光谱强度的时间演化 |
| 4.3.2 各粒子的空间分布 |
| 4.3.3 等离子体温度和电子密度的空间分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 黄芪激光等离子体时空演化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品制备 |
| 5.3 黄芪激光等离子体光谱测量 |
| 5.3.1 黄芪激光等离子体的LIBS光谱 |
| 5.3.2 黄芪中元素含量分析 |
| 5.3.3 时空分辨的等离子体光谱 |
| 5.4 黄芪激光等离子体的动力学演化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（3）纳秒脉冲激光与硅靶相互作用过程的理论模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光与物质相互作用 |
| 1.2 激光与物质相互作用的相关应用 |
| 1.2.1 激光诱导击穿光谱技术 |
| 1.2.2 脉冲激光沉积技术 |
| 1.3 激光与物质相互作用的理论研究现状 |
| 1.4 研究思路 |
| 1.5 论文结构与安排 |
| 第2章 激光与物质相互作用的物理过程 |
| 2.1 激光与物质相互作用 |
| 2.2 克努森层 |
| 2.3 激光与等离子体相互作用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 激光烧蚀固体靶材的二维轴对称辐射流体动力学模型 |
| 3.1 激光与靶材相互作用 |
| 3.2 激光与等离子体相互作用 |
| 3.3 激光等离子体的吸收系数和辐射损耗项 |
| 3.4 激光等离子体的状态方程 |
| 3.5 流体力学方程组的边界条件 |
| 3.6 数值方法与程序校验 |
| 3.6.1 热传导方程的数值求解 |
| 3.6.2 流体力学方程组的数值求解 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 纳秒激光与硅靶相互作用的数值模拟 |
| 4.1 纳秒激光烧蚀期间靶材的动力学演化 |
| 4.1.1 硅靶的热学和光学参数 |
| 4.1.2 靶材温度的时空演化 |
| 4.1.3 等离子体屏蔽效应和克努森层对靶面温度的影响 |
| 4.1.4 纳秒激光烧蚀期间靶面烧蚀坑的演化 |
| 4.2 纳秒脉冲激光烧蚀期间等离子体的动力学演化 |
| 4.2.1 等离子体温度的时空演化 |
| 4.2.2 等离子体密度和速度的时空演化 |
| 4.2.3 等离子体的内能和平均电荷态的分布 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
（4）低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 钙钛矿氧化物晶体构型与基本磁学物理属性 |
| 1.2.1 钙钛矿氧化物晶体基本构型 |
| 1.2.2 钙钛矿氧化物中常见晶格畸变模式 |
| 1.2.2.1 氧八面体协同倾转畸变 |
| 1.2.2.2 Jahn-Teller晶格畸变与电子组态 |
| 1.2.2.3 B位离子自发极化位移畸变 |
| 1.2.3 钙钛矿关联氧化物中基本的磁关联交换模型 |
| 1.2.4 钙钛矿关联氧化物中的磁各向异性调控 |
| 1.3 钙钛矿过渡金属氧化物中的“死层”效应与界面磁性调控 |
| 1.3.1 界面结构近邻耦合 |
| 1.3.2 界面电荷转移 |
| 1.3.3 界面自旋轨道重构 |
| 1.3.4 界面几何结构与交换相互作用 |
| 1.3.5 界面载流子限域 |
| 1.4 低维磁性薄膜材料中的层间耦合与典型极限薄层研究进展 |
| 1.4.1 全钙钛矿氧化物人工反铁磁体层间耦合研究进展 |
| 1.4.2 二维本征铁磁体研究进展启示 |
| 1.4.3 钙钛矿过渡金属氧化物极限薄层研究进展 |
| 1.5 本文拟开展研究工作计划 |
| 1.5.1 基于锰/钌氧化物异质界面,探究锰氧化物极限薄层磁学与轨道物理 |
| 1.5.2 钙钛矿型人工反铁磁体层间耦合的多参量调控与室温原型器件初探 |
| 1.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第二章 样品制备与表征方法 |
| 2.1 陶瓷靶材的合成 |
| 2.2 外延单晶薄膜的制备 |
| 2.3 外延单晶薄膜的结构表征 |
| 2.3.1 X射线衍射 |
| 2.3.2 X射线倒易空间图 |
| 2.3.2.1 倒易空间与实空间 |
| 2.3.3.2 外延异质薄膜中的倒易图与结构分析 |
| 2.4 外延薄膜原子级微结构表征-扫描透射电子显微学 |
| 2.5 外延薄膜样品中特征元素的电子结构组态光谱学表征 |
| 2.5.1 X射线吸收谱 |
| 2.5.2 X射线光电子谱 |
| 2.6 外延薄膜电、磁性能的表征 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相物理起源探究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 固相靶材及外延薄膜的制备及表征手段 |
| 3.2.1 陶瓷靶材的制备 |
| 3.2.2 超晶格与单晶薄膜的制备 |
| 3.2.3 超晶格与单晶薄膜的结构表征 |
| 3.2.4 X-射线光电子能谱 |
| 3.2.5 磁性和电性能测量 |
| 3.2.6 密度泛函理论+动力学平均场理论(DFT+DMFT)计算方法 |
| 3.3 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相诱导 |
| 3.4 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中本征存在的微观非对称界面 |
| 3.5 La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中的高温铁磁相物理起源分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 受限La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中外延周期数依赖的可调铁磁序 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及表征方法 |
| 4.2.1 陶瓷靶材的制备 |
| 4.2.2 外延异质多层膜的制备与表征测试 |
| 4.3 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格结构与磁电性能表征 |
| 4.3.1 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格异质结构表征 |
| 4.3.2 外延周期N引起的[La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格铁磁序演变 |
| 4.3.3 厚度引起的[La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格中可调铁磁序的演变 |
| 4.3.4 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3]_N超晶格中电子结构组态随外延周期的演变 |
| 4.4 受限La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格中周期数可调铁磁序演化机制 |
| 4.5 [La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/ARuO_3]_(10)系列超晶格的磁性“死层”厚度边界 |
| 4.6 外延周期数关联磁性“剪裁”模型的潜在意义 |
| 4.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 锰/钌氧化物超晶格中外延重复周期数调制的磁各向异性演化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及表征 |
| 5.2.1 陶瓷靶材的制备 |
| 5.2.2 外延异质超晶格薄膜实验制备与性能表征方法 |
| 5.3 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格的结构分析 |
| 5.4 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格磁各向异性与外延周期数的依赖关系 |
| 5.5 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格电子轨道组态随外延周期数的演化 |
| 5.6 外延La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3/SrRuO_3超晶格周期数可控磁各向异性起源 |
| 5.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_3基非对称磁性结构中的层间耦合行为调控 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 陶瓷靶材及薄膜样品的制备及实验表征 |
| 6.2.1 陶瓷靶材的制备 |
| 6.2.2 外延异质多层膜的制备与测试 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 外延氧化物薄膜晶体结构表征 |
| 6.3.2 LSMO基单晶薄膜矫顽力增强与磁性基态表征 |
| 6.3.3 非对称磁性结构中反铁磁层间耦合效应的调控 |
| 6.3.4 非对称磁性结构中层间交换耦合与CRTO间隔层的依赖关系 |
| 6.3.5 非对称磁性结构中层间耦合行为依赖的磁化翻转进程演变 |
| 6.3.6 非对称双层磁性结构中的磁化翻转行为延伸 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本论文内容小结 |
| 7.2 本研究论文创新点 |
| 7.3 研究内容展望 |
| 7.3.1 低维全氧化物人工反铁磁体多参量优化与应用展望 |
| 7.3.2 Si基低维全氧化物外延薄膜制备与性能调控展望 |
| 7.3.3 钌氧化物基薄膜电、磁催化应用展望 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术成果与获奖情况 |
| 致谢 |
（5）水下激光诱导击穿等离子体的演化及其光谱（论文提纲范文）
| 浙江师范大学硕士学位论文答辩委员会决议书 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 激光诱导击穿光谱技术的研究发展 |
| 1.3 本文的主要创新点 |
| 1.4 本论文的主要内容安排 |
| 2.水下激光诱导击穿光谱技术的理论背景 |
| 2.1 水下激光诱导击穿过程 |
| 2.1.1 水下激光诱导等离子体的演化过程 |
| 2.1.2 水下激光诱导空化气泡的演化过程 |
| 2.2 激光诱导等离子体相关物理参数 |
| 2.2.1 等离子体光谱线型加宽机制分类 |
| 2.2.2 等离子体电子密度的计算 |
| 2.2.3 等离子体温度的计算 |
| 2.3 水下激光诱导等离子体信号增强方法 |
| 2.3.1 样品形态的改变 |
| 2.3.2 水下LIBS实验装置改进研究 |
| 3.实验设备及相关介绍 |
| 3.1 实验仪器 |
| 3.2 水下LIBS实验设计 |
| 3.2.1 水下双脉冲LIBS实验光路设计 |
| 3.2.2 水下激光诱导气泡投影成像法和水下气泡尺寸计算 |
| 4.水下单脉冲LIBS产生的空化气泡的演化与光谱 |
| 4.1 水下单脉冲LIBS实验设计 |
| 4.2 水下单脉冲LIBS空化气泡的时间演化过程 |
| 4.2.1 聚焦条件对空化气泡演化的影响 |
| 4.2.2 激光能量对空化气泡演化的影响 |
| 4.3 透镜焦点位置对光谱强度的影响 |
| 4.4 总结与分析 |
| 5.水下双脉冲激光诱导等离子体的特性 |
| 5.1 水下正交双脉冲LIBS实验设计 |
| 5.2 DP-LIBS中激光焦点相对位置的选取 |
| 5.2.1 激光焦点相对位置对DP-LIBS信号影响 |
| 5.2.2 激光焦点相对位置对DP-LIBS气泡演化的影响 |
| 5.3 激光脉冲延时对水下DP-LIBS等离子体特性的影响 |
| 5.3.1 激光脉冲延时对DP-LIBS光谱强度的影响 |
| 5.3.2 激光脉冲延时对DP-LIBS气泡的影响 |
| 5.4 第二束激光能量对水下DP-LIBS等离子体特性研究 |
| 5.5 总结与分析 |
| 6.总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料等离子体动力学和发射光谱数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 核聚变研究意义 |
| 1.1.1 能源与环境的双重危机 |
| 1.1.2 核聚变研究进展 |
| 1.1.3 中国磁约束核聚变研究进展 |
| 1.2 等离子体与托卡马克第一壁材料相互作用 |
| 1.3 等离子体与壁材料相互作用实验诊断方法 |
| 1.4 激光烧蚀等离子体模型研究进展 |
| 1.4.1 激光烧蚀靶材热传导模型 |
| 1.4.2 等离子体羽辉膨胀模型 |
| 1.4.3 等离子体局部热平衡模型 |
| 1.4.4 等离子体屏蔽理论研究 |
| 1.4.5 碰撞辐射模型 |
| 1.4.6 等离子体发射光谱模型 |
| 1.5 本文主要研究思路 |
| 2 激光烧蚀等离子体发射光谱物理模型 |
| 2.1 激光烧蚀靶材相变模型 |
| 2.1.1 靶材吸收激光能量过程 |
| 2.1.2 高斯型脉冲激光 |
| 2.1.3 靶材表面等离子体参数 |
| 2.1.4 热传导初始条件和边界条件 |
| 2.2 等离子体羽辉膨胀模型 |
| 2.3 等离子体局域热平衡 |
| 2.4 等离子体屏蔽效应 |
| 2.5 等离子体发射光谱 |
| 2.5.1 谱线展宽机制 |
| 2.5.2 等离子体辐射光谱线型模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 激光烧蚀托卡马克第一壁材料数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 EAST第一壁材料—钼 |
| 3.2.1 钼等离子体屏蔽 |
| 3.2.2 钼等离子体速度、温度、离子数密度 |
| 3.2.3 钼等离子体发射光谱 |
| 3.3 EAST/ITER偏滤器材料—钨 |
| 3.3.1 钨等离子体温度以及轫致辐射的时间演化 |
| 3.3.2 钨等离子体离子数密度的时间演化 |
| 3.3.3 钨等离子体发射光谱 |
| 3.4 单脉冲激光烧蚀W等离子体与Mo等离子体参数对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 共轴双脉冲激光烧蚀托卡马克壁材料发射光谱物理模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.2.1 共轴高斯型双脉冲激光 |
| 4.2.2 双脉冲激光烧蚀靶材相变过程 |
| 4.2.3 双脉冲等离子体羽辉膨胀 |
| 4.2.4 双脉冲等离子体屏蔽效应 |
| 4.3 双脉冲间隔时间对等离子体影响 |
| 4.3.1 连续双脉冲情况 |
| 4.3.2 非连续双脉冲情况 |
| 4.3.3 双脉冲等离子体中的冲击波 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 共轴双脉冲激光烧蚀托卡马克壁材料发射光谱数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 共轴双脉冲激光烧蚀W靶材的数值模拟 |
| 5.2.1 双脉冲条件下W等离子体动力学演化 |
| 5.2.2 不同激光能量对应双脉冲激光烧蚀W等离子体的动力学对比 |
| 5.2.3 双脉冲条件下W等离子体屏蔽效应 |
| 5.2.4 双脉冲条件下W等离子体发射光谱 |
| 5.3 共轴双脉冲烧蚀Mo靶材的数值模拟 |
| 5.3.1 双脉冲和单脉冲的Mo等离子体动力学对比 |
| 5.3.2 双脉冲W等离子体与Mo等离子体的动力学对比 |
| 5.3.3 不同激光能量对应双脉冲激光烧蚀Mo等离子体的动力学对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）基于物相调制的超短脉冲激光诱导可逆表面周期结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 表面周期微纳结构的研究意义 |
| 1.2 基于材料物相变化的表面性质动态调控 |
| 1.2.1 周期结构加工技术 |
| 1.2.2 相变调控器件研究进展 |
| 1.3 超短脉冲激光可控诱导GST物相变化 |
| 1.3.1 硫系化合物GST相变机理 |
| 1.3.2 超短脉冲激光调控GST相变研究进展 |
| 1.4 本论文研究思路 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容设计 |
| 第2章 超短脉冲激光可控诱导Ge_2Sb_2Te_5表面周期结构 |
| 2.1 脉冲能量诱导表面周期结构演化及形成机理的研究 |
| 2.1.1 基于光束整形的大面积均匀周期结构加工 |
| 2.1.2 表面周期结构演化的阈值效应 |
| 2.2 基于SPP定向散射的周期结构偏振依赖性研究 |
| 2.2.1 光栅辅助SPP定向散射原理 |
| 2.2.2 激光偏振调控改性波纹结构直写形貌 |
| 2.3 协同化学反应活性的表面周期结构可控形貌调控 |
| 2.4 基于改性波纹结构表面光栅色散的颜色调控规律 |
| 2.4.1 光栅色散及表征原理 |
| 2.4.2 颜色性质演化规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 超短脉冲激光诱导Ge_2Sb_2Te_5物相演化机理研究 |
| 3.1 超短脉冲激光单脉冲诱导烧蚀微结构形成机理研究 |
| 3.1.1 实验装置及方法 |
| 3.1.2 单脉冲烧蚀微结构形成机理的动力学解释 |
| 3.1.3 材料改性(N掺杂)对单脉冲烧蚀微结构的调控 |
| 3.2 超短脉冲激光多脉冲诱导晶化结构形成机理研究 |
| 3.2.1 实验设计与说明 |
| 3.2.2 多脉冲诱导结晶过程时-空动力学研究 |
| 3.2.3 多脉冲诱导结晶形貌空间分布性质 |
| 3.2.4 多脉冲诱导晶态结构演化机理 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 激光直写Ge_2Sb_2Te_5表面多级图形存储应用研究 |
| 4.1 基于改性波纹结构表面颜色效应的多级图形存储应用 |
| 4.1.1 颜色增强多级图形存储机理 |
| 4.1.2 颜色增强多级图形存储应用研究 |
| 4.2 表面光学性质可逆重构的激光直写参数研究 |
| 4.2.1 结晶组织演化规律 |
| 4.2.2 波纹结构可控擦除与重构 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间完成的学术成果 |
| 致谢 |
（8）激光碳等离子体特性及其制备石墨烯研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 激光碳等离子体的研究 |
| 1.2 激光诱导生长石墨烯的研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 脉冲激光碳等离子体羽辉特性研究 |
| 2.1 激光等离子体的产生 |
| 2.2 等离子体羽辉影像观测装置 |
| 2.3 实验结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 脉冲激光碳等离子体发射光谱研究 |
| 3.1 激光等离子体诊断 |
| 3.2 等离子体的发射光谱诊断原理 |
| 3.3 光谱诊断实验装置 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 脉冲激光诱导(PLD)沉积石墨烯 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 脉冲激光诱导石墨烯(PLD)实验装置 |
| 4.3 实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 激光诱导石墨烯(LIG) |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光诱导石墨烯实验装置 |
| 5.3 实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间学术成果目录 |
（9）飞秒激光等离子体光谱及沉积技术研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 等离子体概述 |
| 1.1.1 等离子体简介 |
| 1.1.2 激光诱导等离子体简介 |
| 1.2 LIBS技术概述 |
| 1.3 PLD技术概述 |
| 1.3.1 脉冲激光沉积技术的背景 |
| 1.3.2 脉冲激光沉积技术的特点 |
| 1.4 TiO_2薄膜及纳米材料 |
| 1.5 选题依据和研究内容 |
| 1.5.1 课题选题依据 |
| 1.5.2 本论文研究内容 |
| 1.5.3 本论文结构安排 |
| 第二章 LIBS及PLD基本理论 |
| 2.1 激光等离子体基本理论 |
| 2.1.1 激光烧蚀过程 |
| 2.1.2 等离子体形成微观机理 |
| 2.1.3 等离子体的蒸发与膨胀 |
| 2.1.4 等离子体屏蔽效应 |
| 2.2 激光诱导击穿光谱基本理论 |
| 2.2.1 等离子体辐射光谱机制 |
| 2.2.2 等离子体分析理论模型 |
| 2.2.3 等离子体光谱诊断 |
| 2.3 飞秒脉冲激光沉积理论 |
| 2.3.1 气相粒子的吸附 |
| 2.3.2 表面扩散与凝结 |
| 2.3.3 薄膜的形成 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 实验装置与方法 |
| 3.1 飞秒PLD实验装置和方法 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 实验方法 |
| 3.2 LIBS实验装置和方法 |
| 3.2.1 实验装置 |
| 3.2.2 Andor-Solis软件 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 钛表面激光等离子体的LIBS光谱 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 飞秒激光诱导钛等离子体光谱 |
| 4.2.1 钛表面激光等离子体时间分辨光谱 |
| 4.2.2 钛表面激光等离子体空间分辨光谱 |
| 4.2.3 钛表面激光等离子体时间-飞行谱 |
| 4.3 钛表面激光等离子体电子温度及其时间演化特性 |
| 4.4 钛表面激光等离子体电子密度与激光能量的关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 飞秒脉冲激光沉积TiO_2薄膜研究 |
| 5.1 TiO_2薄膜的制备与表征 |
| 5.1.1 TiO_2薄膜形貌的FSEM表征 |
| 5.1.2 TiO_2薄膜的XPS分析 |
| 5.2 研究TiO_2薄膜的成膜过程 |
| 5.3 研究实验参数对TiO_2成膜的影响 |
| 5.3.1 飞秒激光能量对TiO_2成膜的影响 |
| 5.3.2 基底温度对TiO_2成膜的影响 |
| 5.4 TiO_2薄膜紫外-可见光谱分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）脉冲激光烧蚀Ti-Al和SiC材料的演化特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光烧蚀与激光诱导等离子体的应用 |
| 1.1.1 激光诱导等离子体光谱分析技术在微量元素探测分析领域的应用 |
| 1.1.2 脉冲激光沉积镀膜技术 |
| 1.1.3 激光烧蚀用于材料表面改性与制备纳米结构和团簇 |
| 1.2 本论文的研究意义和研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 激光诱导等离子体的光谱诊断分析技术 |
| 2.1 等离子体电子温度的计算 |
| 2.2 等离子体电子密度的计算 |
| 参考文献 |
| 第三章 脉冲激光烧蚀Ti-Al合金产生等离子体的时空演化特性研究 |
| 3.1 实验过程 |
| 3.2 实验结果及分析讨论 |
| 3.2.1 常压和真空条件下1064nm激光诱导产生等离子体参数的时间演化性 |
| 3.2.2 不同激光功率密度对等离子体参数的影响 |
| 3.2.3 532nm激光烧蚀Ti-Al合金产生等离子体参数的时空分布规律 |
| 3.2.4 空气和真空中透镜到靶材的距离对等离子体参数的影响 |
| 3.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 脉冲激光烧蚀SiC产生等离子体的特性研究 |
| 4.1 实验过程 |
| 4.2 实验结果及分析讨论 |
| 4.2.1 脉冲激光烧蚀SiC产生等离子体的空间演化 |
| 4.2.2 粒子飞行速度研究 |
| 4.2.3 脉冲激光烧蚀SiC产生等离子体的时间演化 |
| 4.2.4 透镜到靶材料的距离不同时等离子体参数的演化 |
| 4.3 小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 1.论文总结 |
| 2.课题展望 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、脉冲激光制膜过程中等离子体演化规律的研究（论文参考文献）
- [1]高Z和低Z元素LIBS等离子体时空演化规律的研究[D]. 游加加. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]多元素激光等离子体的时空演化特性研究[D]. 高春丽. 西北师范大学, 2021
- [3]纳秒脉冲激光与硅靶相互作用过程的理论模拟研究[D]. 刘强. 西北师范大学, 2021
- [4]低维锰/钌氧化物外延异质多层膜中自旋序及磁各向异性的调控[D]. 屈莉莉. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]水下激光诱导击穿等离子体的演化及其光谱[D]. 郭宇晖. 浙江师范大学, 2021(02)
- [6]脉冲激光烧蚀托卡马克高Z壁材料等离子体动力学和发射光谱数值模拟[D]. 付彩龙. 大连理工大学, 2020(07)
- [7]基于物相调制的超短脉冲激光诱导可逆表面周期结构研究[D]. 韩子豪. 北京工业大学, 2020(06)
- [8]激光碳等离子体特性及其制备石墨烯研究[D]. 周素素. 华中科技大学, 2019(03)
- [9]飞秒激光等离子体光谱及沉积技术研究[D]. 张生孔. 福州大学, 2017(05)
- [10]脉冲激光烧蚀Ti-Al和SiC材料的演化特性研究[D]. 刘月华. 山东大学, 2012(02)