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应用脉冲激光冲击靶材,使其产生等离子体,然后对等离子体辐射的光谱进行检测分析从而获得靶材的相关信息,这就是激光诱导等离子体光谱技术(即LIBS)的应用原理。由于LIBS具有对检测样品的形态无要求且对样品几乎无损伤,检测精度高,范围大,操作方便等优点,因此其广泛运用于各学科和领域。金属Ti具有质轻、比强度大、耐腐蚀性等优点,广泛应用于航空业,造船业,机械制造和通讯器材的方面。研究Ti等离子体的性质可以让我们对金属Ti有更深刻的了解和更好的运用,本文利用LIBS技术对Ti靶进行冲击,检测并分析了Ti等离子体的性质,全文的主要研究工作如下:第一部分:阐述了等离子体及激光诱导等离子体的概念、性质、产生的原因以及分类,对等离子体谱线的展宽进行了分析。详细描述了光谱定量分析两种常用方法,内标法和标准加入法。第二部分:计算并分析了Ti等离子体在激光能量为180mJ、230mJ和280mJ,延迟时间为0~500ns情况下的等离子体电子温度。室温、常压下,利用Nd:YAG脉冲激光器产生的波长为1064nm的脉冲激光冲击Ti靶,改变激光器的能量和延时器的延迟时间,得到Ti等离子体光谱,分析谱线可以得到多条TiI和TiII离子谱线,证明在该实验条件下,激光能量足够Ti靶电离,利用Saha-Boltzmann法计算并分析Ti等离子体电子温度,实验结果表明:延迟时间100ns,激光能量为230mJ时,等离子体电子温度T=9374K。延迟时间为0~150ns时,电子温度快速下降,激光能量为280mJ时,电子温度下降了约5500K,激光能量230mJ和180mJ时,电子温度分别下降了5000K和5100K。延迟时间为150ns~250ns时,三种等离子体的电子温度都缓慢上升,其中180mJ激光能量下的电子温度上升速率较快。其电子温度上升了近600K,230mJ和280mJ激光能量下,电子温度分别上升了370K和480K。延迟时间250ns~500ns时,三种激光能量下的等离子体电子温度都缓慢下降,其中230mJ激光能量下的等离子体的电子温度由8253K缓慢下降到6880K,180mJ和280mJ激光能量下,电子温度分别下降了1150K和1700K。第三部分:计算并分析了Ti等离子体在激光能量为180mJ、230mJ和230mJ,延迟时间为0~500ns情况下电子密度的时间演化规律。根据第二部分实验中得到的光谱图,选取激光能量为230mJ,延迟时间为100ns时,谱线TiII375.95nm附近的曲线进行Lorentz曲线拟合,得到拟合后谱线半高宽为0.108nm,根据斯塔克展宽法计算得到电子密度为1.49×1016cm-3。对三种激光能量下的等离子体电子密度的时间演化规律分析发现:在延迟时间0~150ns内,随着等离子体向外快速膨胀,空间逐渐增大,等离子体电子密度急速下降,其中280mJ激光能量下的电子密度下降速率最快,电子密度从4.1×1016cm-3下降到0.75×1016cm-3。延迟时间为150ns~250ns时,三种激光能量下的等离子体电子密度都缓慢上升。激光能量为280mJ时,电子密度约增加了0.24×1016cm-3,230m J和180mJ时,电子密度分别增加了0.15×1016cm-3和0.1×1016cm-3。延迟时间为250ns~500ns内,该阶段为缓慢下降阶段,,三种激光能量下的等离子体密度都逐渐减小。激光能量为180mJ和230mJ情况下,电子密度均下降到0.62×1016cm-3。