[发明专利]基于等离子体点燃时间判别薄膜损伤的方法

权利要求书

1.一种基于等离子体点燃时间判别薄膜损伤的方法，其特征在于，包括有如下步骤：

步骤一 用不同的探测器采集基准信号和闪光信号：用不同光电探测器分别采集入射激光信号、空气和薄膜等离体子闪光信号，把所有采集信号同步送入信号接收装置并显示各自信号波形；

步骤二 获取基准信号和闪光信号起始时刻：将信号接收装置中的入射激光信号、空气和薄膜等离子体闪光信号数据进行处理，以入射激光信号为基准信号，获取入射激光信号、空气等离子体闪光信号各自的起始时刻；

步骤三 以基准信号和闪光信号起始时刻之差作为等离子体闪光点燃时间：以入射激光信号与空气等离子体闪光信号的起始时刻之差作为空气等离子体闪光点燃时间；以入射激光信号与薄膜等离子体闪光信号的起始时刻之差作为薄膜等离子体闪光点燃时间；

步骤四 建模并计算等离子体闪光点燃时间：对空气等离子体闪光点燃时间建模，利用空气击穿过程中的电子密度n_e随时间t的变化率公式得到空气等离子体闪光点燃时间t_b；对空气等离子体闪光点燃时间建模，具体是：

式中，n_e为空气击穿过程中的电子密度，t为时间，N为空气分子密度，k为电离一个原子需要同时吸收的光子数，q为空气系数，v_m为电子动量转移碰撞频率；

对薄膜等离子体闪光点燃时间建模，计算得到薄膜等离子体点燃时间t_m；对薄膜等离子体闪光点燃时间建模，具体是：

式中，e、m、E、w、υ_e分别表示电荷量、电子质量、激光场场强、激光角频率和电子碰撞频率；E＝2P/(cε₀)，P、c、ε₀分别表示激光功率密度，光速，介电常数；N_ec和N_e0分别是击穿临界值的电子密度和初始电子密度，v_L表示原子或分子的电离速率，E_L为蒸气原子或分子的电离能，则薄膜被击穿时，蒸气中电子密度必须达到临界值N_ec，设经过t_m达到N_ec，等离子体点燃时间为t_m；

步骤五 判断：对比空气等离体子闪光点燃时间t_b和薄膜等离体子闪光点燃时间t_m，当t_b＝t_m时，说明空气和薄膜等离体子闪光同时产生，此现象发生几率很小；当t_b≠t_m时，空气和薄膜等离体子闪光未同时产生，可准确分辨；

步骤六 损伤识别技术判据：当t_b＜t_m时，空气等离子体闪光先于薄膜等离子闪光发生，以后面闪光信号为判别薄膜损伤信号；当t_b＞t_m时，薄膜等离子体闪光先于空气等离子闪光发生，以前面闪光信号为判别薄膜损伤信号，以判别出的薄膜损伤信号送入计算机参与薄膜的损伤识别，获得更加准确的薄膜损伤数据。

2.如权利要求1所述的基于等离子体点燃时间判别薄膜损伤的方法，其特征在于：通过空气等离子体闪光点燃时间模型得到电子密度n_e随时间t变化的曲线，再从该曲线中选取空气被击穿时刻点，选取原则为在常温常压的空气中，空气击穿的时刻为电子密度n_e等于10¹³cm^-3对应的时刻。