[发明专利]确定激光诱导等离子体处于光学薄时间窗口的方法及装置

权利要求书

1.一种确定激光诱导等离子体处于光学薄时间窗口的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、对处于局部热平衡态下的等离子体，首先计算两个上能级相同的辐射谱线理论强度比：

式中：C_theo是在电离态Z下两个上能级相同的等离子体辐射谱线理论强度比，I_1,theo、I_2,theo分别是两个上能级相同的辐射谱线理论强度，λ_nm,Z、λ_ki,Z分别是在电离态Z下两个辐射谱线的对应波长，A_ki,Z、A_nm,Z分别是E_k,Z－E_i,Z，E_n,Z－E_m,Z跃迁几率，g_k,Z、g_n,Z分别是两个辐射谱线对应的简并度，E_k,Z、E_n,Z分别是在电离态Z下两个辐射谱线跃迁前对应的上能态，E_i,Z、E_m,Z分别是在电离态Z下两个辐射谱线跃迁后对应的下能态，k_B是波尔兹曼常数，T是等离子体温度；

(2)、针对处于局部热平衡态下的等离子体，测量在电离态Z下两个上能级相同的等离子体辐射谱线在不同延时下的实际强度并计算比值：

式中I_{1，nΔt，meas}、I_{2，nΔt，meas}分别是两个上能级相同的辐射谱线在nΔt时刻的测量强度，n＝1，2，3……，Δt为设定的时间间隔，

这样获得一个以延时排序的光谱测量数组；

(3)、以①中计算的理论强度比为标准值匹配测量值，可以在②获得的测量数组中，找到一个或几个值使：

C_theo≈C_nΔt，|_n＝INT③

或C_theo＝C_nΔt，|_n＝INT④

(4)、得到等离子体处于光学薄的延时测量时间窗口：

n_win＝INT·Δt⑤

(5)、在这个时间窗口里等离子体态处于光学薄状态。

2.一种确定激光诱导等离子体处于光学薄时间窗口的装置，用于实现如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括激光器(1)、位于激光器(1)出射光路上的用于将激光能量聚焦于样品(5)上的聚光系统(4)；样品(5)旁配设有用于收集样品(5)在激光作用下所发射等离子体荧光的荧光收集会聚系统(6)；荧光收集会聚系统(6)的信号输出端连接有由时间控制器(8)控制的光学分散记录系统(7)，光学分散记录系统(7)的信号输出端连接有信号处理装置(9)；时间控制器(8)还与激光器(1)的控制端口相连接。

3.如权利要求2所述的确定激光诱导等离子体处于光学薄时间窗口的装置，其特征在于，激光器(1)与聚光系统(4)之间设有分束器(3)，所述聚光系统(4)位于分束器(3)的透射光路上，分束器(3)的反射光路上设有激光器能量稳定装置(2)，激光器能量稳定装置(2)与激光器(1)的控制端口相连接。