
【化】 laser-produced plasma
激光等離子體(Laser-Induced Plasma)是指高功率激光與物質相互作用時,通過光電離或熱電離産生的電離氣體狀态,其電子與離子處于非束縛态并具備集體動力學行為。該現象包含三個階段:材料吸收激光能量、電子剝離形成電離層,以及等離子體膨脹與能量耗散。
從物理機制分析,當激光功率密度超過物質擊穿阈值(通常為 $10^{10}-10^{14} , text{W/cm}$)時,靶材表面的原子通過多光子電離或隧穿電離形成初始自由電子。這些電子在激光電場中加速,通過碰撞電離産生雪崩效應,最終形成準中性等離子體團,其電子溫度可達 $1-1000 , text{eV}$(《等離子體物理學基礎》,張維岩著)。
在工業與科研領域,激光等離子體主要應用于:
中國科學院上海光學精密機械研究所的實驗表明,飛秒激光等離子體可産生持續時間僅 $10^{-15}$ 秒的X射線脈沖(《中國科學:物理學》2023年報告)。美國物理聯合會(AIP Publishing)的《應用物理快報》最新研究指出,雙脈沖激光等離子體可将LIBS檢測靈敏度提升3個數量級。
激光等離子體是指在強激光作用下,物質被電離形成的等離子體狀态,是激光與物質相互作用時産生的特殊現象。以下從定義、形成機制及特性三方面詳細解釋:
激光等離子體屬于物質的第四态(等離子态),由自由電子、正離子及中性粒子組成,整體呈電中性。其形成需要高能激光場使原子或分子電離,常見于激光加工(如焊接、切割)或高能物理實驗中。
激光等離子體是激光技術應用中不可避免的物理現象,其研究對優化激光加工參數、開發新型技術(如自由電子激光器)具有重要意義。
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