[发明专利]基于谱线自吸收量化的激光诱导等离子体参数表征方法

权利要求书

1.一种基于谱线自吸收量化的激光诱导等离子体参数表征方法，其特征在于，包括：

选取自吸收程度较大的待分析元素谱线，通过对比该谱线与氢线的线宽，计算其自吸收系数；

通过量化该元素谱线的自吸收，计算相应的光学深度；

通过光学深度，计算等离子体中元素粒子在下能级的面密度；

通过元素粒子下能级的面密度，使用修正的萨哈-玻尔兹曼平面法，计算等离子体的电子温度；

利用玻尔兹曼分布定律，计算元素粒子的总面密度；

通过对元素的原子和离子的面密度进行求和，计算该元素的总面密度，同时结合元素的原子量，计算不同元素的含量比；

通过测定等离子体尺寸，计算元素粒子的绝对数密度。

2.根据权利要求1所述的基于谱线自吸收量化的激光诱导等离子体参数表征方法，其特征在于，利用元素谱线的线宽计算其自吸收系数SA的公式为：

其中，为等离子体光学薄条件下待测谱线的线宽，为待测谱线的实际线宽，w_s为待测谱线的Stark展宽参数，n_e(cm^-3)为利用H_α线的Stark展宽求得的电子密度，(氢元素)，为H_α线的线宽，w_H为H_α线的Stark展宽参数。

3.根据权利要求1所述的基于谱线自吸收量化的激光诱导等离子体参数表征方法，其特征在于，计算元素谱线的光学深度k(λ₀)l的计算公式为：

其中，k(λ₀)(cm^-1)为吸收系数，l(cm)为等离子体的吸收路径长度。

4.根据权利要求1所述的基于谱线自吸收量化的激光诱导等离子体参数表征方法，其特征在于，计算等离子体中元素粒子在下能级i的面密度n_il的计算公式为：

其中，m(g)和e(statcoulomb)分别为电子的质量和电荷，f为跃迁振子强度，λ₀(cm)为辐射谱线的中心波长。

5.根据权利要求1所述的基于谱线自吸收量化的激光诱导等离子体参数表征方法，其特征在于，根据修正的萨哈-玻尔兹曼平面法计算等离子体的电子温度T的计算公式为：

其中，公式(4)和(5)分别适用于原子谱线和离子谱线，上标I和II分别表示原子和一次离子，g为简并度，E(eV)为能级能量，k_B(eV·K^-1)为玻尔兹曼常数，T(K)为电子温度，N(cm^-3)为元素总粒子数密度，Z为配分函数。

6.根据权利要求1所述的基于谱线自吸收量化的激光诱导等离子体参数表征方法，其特征在于，根据玻尔兹曼分布律计算元素粒子的总的面密度Nl的计算公式为：

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