| 焊接电弧激光诊断技术的新进展 |
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| 日期：2007-7-15 12:58:46 人气：189 [大 中 小] |
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Nd:YAG激光器 |
 1994年，Snyder 等人[13]通过激光Thomson散射的电子特征的谱线分析，直接确定常压Ar弧等离子体的电子温度和电子密度分布。实验中用Miller SG-100等离子焊炬来产生所研究的等离子体射流。气流量为35.4L/min。所用的激光源是调Q倍频脉冲Nd:YAG激光器，在波长为532nm时进行测量。用单色仪来确定激光散射的光谱，并用门控二维增强像素CCD（ICCD）二极管阵列检测器来检测谱线。检测器的门控通过接通激光器的Q开关来触发，门宽为25ns。为减少干扰，用1.5m焦距的透镜聚焦入射激光束。在激光能量由50～225mJ/脉冲范围变化时获取数据。用半波平面和布鲁斯特角偏振仪来调整激光能量。为了获得最强的信号，用另一个半波平面来旋转入射激光的偏振方向，使之与单色仪入口狭缝平行。用两个直径40mm、焦距300mm的消色差透镜来采集散射光并把它传递给单色仪。用Glan-Thompson偏振仪来抑制自由偏振等离子体背景辐射，同时传送竖直方向偏振散射光。焊炬处于竖直位置，散射角为90º，它是等离子体轴线与入射激光束之间的夹角。图2给出了散射试验的装置简图。 分别在图3 (a)和图3（b）中给出了典型电子特征分布，它们是在焊炬前方径向位置r=0mm、轴向位置z=2mm和z=20mm处测得的。两种情况下，焊炬电流为900A。在50个激光脉冲内累加这些谱线，以提高信噪比（SNR，signal-to-noise ratio）。0 GHz处的强波峰是不可分辨的离子特征。把这些数据进行非线性最小二乘拟合，并除去离子特征，这样得到光滑谱线。谱线的对称性说明电子速率分布函数是服从Maxwell分布的。谱线中装置反应函数的卷积影响很小，只会引起电子温度和密度拟合值小于2%的变化。
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