超短脉冲激光烧蚀石墨产生的喷射物的时间分辨发射光谱研究?

摘要：

本文使用不同激光能流(18 J/cm2—115 J/cm2)和脉冲宽度(50 fs—4 ps)的超短脉冲激光在真空中(4×10?4 Pa)烧蚀高定向热解石墨。通过测量烧蚀喷射物的时间分辨发射光谱研究喷射物的超快时间演化。在喷射物发射光谱中,观察到了C2基团的天鹅带光谱系统,416 nm附近C15基团的由电子能级1Σ+u 和X1Σ+g 之间的振动跃迁产生的光谱峰以及连续谱。50 fs,115 J/cm2的脉冲激光烧蚀产生的喷射物的连续谱的强度衰减分为快速下降和慢速下降两个阶段(以20 ns时间延迟为分界)。这表明连续谱是由两种不同的组分贡献的。快速下降阶段,连续谱主要由碳等离子体通过韧致辐射产生；慢速下降阶段,连续谱主要由烧蚀后期产生的大颗粒碳簇的热辐射贡献。实验结果还揭示了激光能流的提高,会明显增加喷射物中碳等离子体和激发态C2的含量,但对质量稍大的C15的影响较小；此外,50 fs脉冲激光烧蚀产生的连续谱的存在时间会随着激光能流的减小而增大,这说明低能流更有利于在烧蚀后期产生碳簇。脉宽主要影响喷射物连续谱的时间演化。4 ps脉冲激光烧蚀产生的连续谱的整个时间演化过程明显慢于50 fs脉冲产生的连续谱。

关键词：超短脉冲激光、烧蚀、石墨、时间分辨发射光谱

分类号：O4 ;TN2

资助基金：国家自然科学基金61137001,11274185,11004111;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室开放研究基金项目Kfkt2013-08资助的课题

在线出版日期：2015-12-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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