文档介绍：双脉冲飞秒激光诱导 Fe 等离子体光谱

Fe plasma spectroscopy induced by femtosecond
double-pulse laser

作者姓名：高岩
专业名称：原子与分子物理
指导教师：陈安民副教授
学位类别：理学硕士
答辩日期：2015 年 6 月 6 日
摘要

双脉冲飞秒激光诱导 Fe 等离子体光谱

激光诱导击穿光谱（LIBS）技术作为一种分析工具，自问世以来，就被公
认为是一种前景广阔的新技术。随着激光器、光谱仪等相关仪器的不断更新进
步，超短脉冲激光器被引入到激光诱导等离子体光谱技术中来，使LIBS技术进
入了飞秒时代；由于脉冲激光系统具有的不稳定性、照射过程的不可重复性、
待测样品基体效应的影响以及探测器产生的噪声信号干扰等多种因素，LIBS技
术在实验中探测的结果标准偏差往往比较高，而使用双脉冲激光可以显著提升
激发光谱的强度，进而提高探测精度和信噪比。使用飞秒激光器和双脉冲技术，
会明显提高激光诱导等离子体实验的准确率和可重复性。
本文由四个章节组成。在第一章里，介绍了激光诱导等离子体光谱技术的
特点及其应用研究，并提出了飞秒激光诱导光谱技术和双脉冲飞秒激光诱导等
离子体光谱技术；在第二章中，对激光诱导等离子体光谱技术的理论进行了系
统阐述，介绍了在激光烧蚀物质等离子体光谱分析应用中常用的方法，例如等
离子体电子温度的计算方法、电子密度的计算方法等；在第三章，我们在实验
中应用双脉冲飞秒激光系统来诱导击穿等离子体光谱对Fe样品进行研究，对采
集到的Fe等离子体光谱数据进行了分析处理，并且选取了波长在410-445nm范围
内的3条谱线，利用玻尔兹曼斜线法计算了Fe样品的等离子体电子温度，以及利
nm 的光谱谱线上求解了Fe等离子体电子密度，
最终得到Fe样品等离子体的电子温度与延迟时间间隔、电子密度与延迟时间间
隔的关系表，并得出了实验满足局部热力学平衡的依据；第四章是总结与展望，
总结了实验研究的意义，并指出存在的问题以及下一步研究的方向。

关键词：双脉冲，飞秒激光，LIBS，电子温度，电子密度
Abstract
Fe plasma spectroscopy induced by femtosecond double-pulse laser

Laser-induced plasma spectroscopy is a widely used new analysis technique.
With the development of laser spectroscopy technique, femtosecond laser has been
introduced into the laser-induced plasma spectroscopy (LIPS), as known as
femtosecond laser-induced breakdown spectroscopy (FsLIBS). But the pulse laser is
not accurately stabilized and unrepeatable for the laser radiation, including the sample
volume effect and detection