[发明专利]实时自动分析低温等离子体激光汤姆逊散射诊断光谱方法

权利要求书

1.一种实时自动分析低温等离子体激光汤姆逊散射诊断光谱方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集并获取光谱数据，所述光谱数据包括汤姆逊散射光谱、转动拉曼散射光谱、等离子体辐射背景光谱和强度校准系数；

步骤2，对获取的光谱数据进行预处理，包括以下子步骤：

步骤201，去除激光汤姆逊散射光谱中的等离子体辐射背景光谱；

步骤202，采用强度校准系数对激光汤姆逊散射光谱进行强度校准；

步骤203，去除激光汤姆逊散射光谱的随机噪声；

步骤204，确定汤姆逊散射光谱中的两个峰值，将这两个峰值之间的数据设置为缺省值；

步骤205，采用强度校准系数对转动拉曼散射光谱进行强度校准；

步骤206，去除转动拉曼散射光谱的随机噪声：

步骤3，基于最小二乘法，采用如下公式(1)对激光汤姆逊散射光谱进行理论拟合，并定量地评价理论拟合精度，包括：

其中，表示汤姆逊散射拟合光谱强度，其中y_TS0、y_TS1表示强度比例系数，Δλ_1/e表示汤姆逊散射光谱的1/e半高宽，λ_i表示入射激光波长；

当拟合光谱强度与实测光谱强度之间的残差的平方和达到最小时，认为完成拟合；

如果该残差的平方和未达到其最小值，则调整拟合参数的初始值，使其取得最小值；将拟合之后复原的汤姆逊散射光谱进行积分，得到汤姆逊散射光谱的积分强度；

步骤3的拟合过程中，利用如下可调整决定系数评价拟合精度：

其中，Adj.R²表示可调整决定系数，R²是决定系数，n是样本数据个数，p是变量个数；

步骤4，对激光汤姆逊散射光谱强度进行绝对校准；

步骤5，基于最小二乘法，采用转动拉曼散射公式(3)-(7)对转动拉曼散射光谱进行理论拟合，包括：

其中，表示转动拉曼散射拟合光谱强度，y_RmS0、y_RmS1表示强度比例系数，T_rot表示转动温度，Δλ_ins表示仪器展宽；

当拟合光谱强度与实测光谱强度之间的残差的平方和达到最小时，认为完成拟合；

将拟合复原的转动拉曼散射光谱全谱自动进行积分，得到其积分强度；

步骤6，计算等离子体参数，所述等离子体参数包括电子温度和电子密度；其中，计算等离子体参数包括以下子步骤：

步骤601，根据如下公式计算等离子体的电子温度：

其中，m_e是电子质量，c是光速，k_B是玻尔兹曼常数，θ是散射角；

步骤602，根据如下公式计算等离子体的电子密度：

其中，n_g是绝对校准气体数密度，P_TS是汤姆逊散射光谱积分强度，P_RmS是转动拉曼散射光谱积分强度，dσ_J→J'/dΩ是转动拉曼散射中J到J′跃迁的微分散射截面，n_J是绝对校准气体分子J转动能级的数密度，dσ_TS/dΩ是汤姆逊散射微分散射截面，Г_RmS是绝对校准系数。

2.根据权利要求1所述的实时自动分析低温等离子体激光汤姆逊散射诊断光谱方法，其特征在于，在步骤6之后，还包括：

步骤7，实时显示激光汤姆逊散射和转动拉曼散射光谱以及计算得到的等离子体参数。