
【化】 laser-produced plasma
激光等离子体(Laser-Induced Plasma)是指高功率激光与物质相互作用时,通过光电离或热电离产生的电离气体状态,其电子与离子处于非束缚态并具备集体动力学行为。该现象包含三个阶段:材料吸收激光能量、电子剥离形成电离层,以及等离子体膨胀与能量耗散。
从物理机制分析,当激光功率密度超过物质击穿阈值(通常为 $10^{10}-10^{14} , text{W/cm}$)时,靶材表面的原子通过多光子电离或隧穿电离形成初始自由电子。这些电子在激光电场中加速,通过碰撞电离产生雪崩效应,最终形成准中性等离子体团,其电子温度可达 $1-1000 , text{eV}$(《等离子体物理学基础》,张维岩著)。
在工业与科研领域,激光等离子体主要应用于:
中国科学院上海光学精密机械研究所的实验表明,飞秒激光等离子体可产生持续时间仅 $10^{-15}$ 秒的X射线脉冲(《中国科学:物理学》2023年报告)。美国物理联合会(AIP Publishing)的《应用物理快报》最新研究指出,双脉冲激光等离子体可将LIBS检测灵敏度提升3个数量级。
激光等离子体是指在强激光作用下,物质被电离形成的等离子体状态,是激光与物质相互作用时产生的特殊现象。以下从定义、形成机制及特性三方面详细解释:
激光等离子体属于物质的第四态(等离子态),由自由电子、正离子及中性粒子组成,整体呈电中性。其形成需要高能激光场使原子或分子电离,常见于激光加工(如焊接、切割)或高能物理实验中。
激光等离子体是激光技术应用中不可避免的物理现象,其研究对优化激光加工参数、开发新型技术(如自由电子激光器)具有重要意义。
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