２激光等离子体测试方法概述硕士论文
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图２．４高速摄影法诊断激光等离子体示意图
（４）光谱诊断法
等离子体中有大量的带电粒子，它们处于复杂的运动状态之中，因而能辐射出大量的多种形式的电磁波，辐射出来的电磁波有的是线状光谱，有的是连续光谱。其频谱范围相当宽，从微波开始，有红外光、可见光、紫外光直到Ｘ射线。其辐射过程与等离子体内部状态有着密切的联系，因而通过对等离子体辐射光谱的测量分析，可以获得等离子体的密度、温度以及离子组成成份等重要参数。光谱诊断法中光谱仪是光谱分析的主要仪器。
图中２．５是光谱法诊断等离子体的一般实验装置Ｍ。使用激光器照射样品室中的样品（固体、液体、气体物质）产生的等离子体经透镜会聚传输到光谱仪中，用光探测器接收，探测器与计算机相连，由计算机绘制出光谱图。通过拍摄的光谱图与己知元素的特征谱线相比较，就可以知道等离子体中所含离子的成份，再根据底片的感光程度以及底片的曝光特性就可以推算出光谱强度。等离子体中的电子密度与光谱强度有一定的物理关系，通过对光谱强度的测量可以计算出等离子体中的电子密度分布情况。假设等离子体处于局域热动平衡下，其能级分布遵循波尔兹曼分布关系，因此同一元素的两条谱线的强度比可以用下面表达式（２．６）式来表示：
玉：鱼睦ｅｘｐｆ—Ｅ，－—Ｅ，ｌ１
厶４９：＾ＬＫ疋Ｊ（２．回、’
式中蜀、９２为统计权重，巨、易为两个能级处的能量，４、４为跃迁几率，Ｋ是波尔兹曼常数，￡为电子温度，＾与九分别是谱线ｌ与谱线２的波长，所以对上式（２．６）１４