激光诱导等离子体冲击波作用下水和重水受激拉曼散射研究

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水是地球上最普遍的分子型化合物,它的研究一直以来备受人们关注。水在高温高压下的物理性质也一直是人们所研究的重点。拉曼散射光谱技术是研究水结构性质的有效地工具。由于水不具有表面拉曼增强的效果,这一点很大程度上地限制了我们对于水表面增强拉曼技术的研究,对于采集水和水中物质的拉曼光谱也带来了很大的阻碍。因此,研究人员采用了多种方式对水和水中的物质进行受激拉曼散射研究。本课题组主要以强激光诱导等离子体的方式增强水和重水的受激拉曼散射进行了实验与相关研究。本论文深入研究了高能量脉冲激光诱导液体击穿产生强等离子体冲击波的物理机制,探讨了等离子冲击波形成的动高压场的压强及温度特性。根据受激拉曼散射的基本原理,利用等离子体冲击波形成动高压技术对水、及重水进行了实验测量,获得了动高压条件下的相变信息,并取得了一定的成果。(1).我们利用强激光(140mJ以上)诱导击穿导致了冲击波压缩效应的产生,在水中获得了新的受激拉曼散射谱线313cm1,它与7个GPa下冰的Ⅷ相的Tz(B1g)+Txy(Eg)的晶格振动频率320cm-1基本吻合;激光诱导击穿效应导致了等离子体气泡的产生,在等离子体气泡膨胀过程中诱导了电子束的喷射和强冲击波.冲击波压缩作用下产生了冰VIII相,在强激光(140mJ以上)作用下水的结构类似于冰的Ⅷ相.(2).强激光脉冲诱导冲击波作用下,获得了重水280cm1晶格平动受激拉曼散射.晶格平动和内模的受激拉曼散射共同证明了在重水中产生了质子部分有序的冰VII相.激光诱导冲击波可以用来研究液体的相变过程,产生纳米级的粒子,在半导体工业中可以用来清洗芯片.强脉冲激光诱导液体击穿产生等离子体冲击波属动高压研究范畴,为动高压环境下物质物性研究提供良好的技术手段。研究结果丰富了动高压条件下物质相变结构信息,拓展了激光诱导击穿的应用领域,对液体分子的解离、沉积及相变研究有着广泛的应用前景.
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