3-2 激光与材料相互作用
激光与材料表面相互作用过程分析
激光与材料表面相互作用过程分析激光技术作为一种高能量、高密度、高单色性的光源，广泛应用于各个领域，包括材料加工、医学、通信等。
在材料加工领域，激光与材料表面的相互作用过程具有重要意义。
深入分析激光与材料表面相互作用过程，对于提高材料加工效率和质量具有重要意义。
激光与材料表面相互作用过程可以分为三个主要阶段：吸收阶段、热传导阶段和物质损失阶段。
在吸收阶段，激光能量被材料表面吸收，导致材料表面温度升高。
激光的选择性吸收特性使得激光能够更加有效地转化为热能。
材料的吸收率与激光波长、材料性质以及表面状态等因素有关。
吸收阶段的研究对于确定激光处理的条件和参数非常关键。
在热传导阶段，经过吸收的能量将沿着材料表面传播。
热传导的速度与材料的热导率密切相关。
高热导率的材料能够更快地将热量传导到材料内部，减少激光热效应的范围。
还有一些材料由于其较低的热导率，可以实现局部加热和快速冷却，从而形成一些特殊的表面形貌，如激光诱导断裂等。
在物质损失阶段，高温和高能量的激光作用下，材料表面会出现一系列改性的现象，如脱层、气泡、熔化、汽化等。
这些现象与材料的物理性质、激光参数和作用时间密切相关。
理解物质损失机制可以帮助我们更好地控制材料的加工质量，避免不必要的损失。
除了以上三个主要阶段，还有一些其他因素会影响激光与材料表面相互作用过程，比如激光的聚焦方式、脉冲能量和频率以及材料的粗糙度等。
这些因素在激光加工过程中起到重要的作用，对于加工效率和质量的控制至关重要。
值得注意的是，激光与材料表面相互作用过程也存在一些潜在的挑战和问题。
一方面，激光加工可能导致材料的畸变、裂纹和残留应力等问题，需要通过优化激光参数和加工条件来解决；另一方面，激光加工过程中产生的废气和废水可能对环境造成污染，需要采取相应的措施进行处理和处理，确保激光加工的可持续性和环境友好性。
总而言之，激光与材料表面相互作用过程是一个复杂且多变的过程。
深入分析这个过程对于提高材料加工效率和质量至关重要。
激光切割机工作原理
激光切割机工作原理激光切割机是一种常用于工业加工的高精度切割设备，它利用激光束对材料进行切割。
激光切割机的工作原理涉及激光发射、光路传输、光束聚焦和材料切割等多个环节。
1. 激光发射：激光切割机使用激光器产生高能量、高密度的激光束。
激光器通常采用二氧化碳激光器或者光纤激光器，它们能够将电能转化为激光能量。
激光器通过电流或者光束的激励，使激光介质中的原子或者份子跃迁至高能级，产生激光光子。
2. 光路传输：激光光束从激光器中发出后，经过一系列的光学元件进行传输和整形。
光学元件包括准直镜、平面反射镜、透镜等，它们的作用是调整激光光束的方向、形状和能量密度。
3. 光束聚焦：经过光路传输后，激光光束进入聚焦系统。
聚焦系统通常由透镜组成，它能够将激光光束聚焦到非常小的焦点上。
聚焦后的激光光束能够达到很高的能量密度，使其能够在材料表面产生高温和高压。
4. 材料切割：激光光束经过聚焦后，照射到待切割的材料表面。
激光光束的高能量密度使材料表面迅速升温，使其熔化、汽化或者氧化。
同时，激光光束的高压能够将熔化或者汽化的材料迅速吹散，形成切割缝隙。
激光切割机通过控制激光光束的挪移路径和功率，实现对材料的精切当割。
激光切割机的工作原理可以通过以下几个方面来进一步理解：1. 激光与材料的相互作用：激光光束与材料相互作用时，主要通过吸收、散射和反射等方式来改变材料的物理性质。
不同材料对激光的反应不同，因此需要针对不同材料选择合适的激光参数和切割方式。
2. 激光功率和速度的控制：激光切割机通过控制激光器的功率和挪移速度来实现对切割过程的控制。
功率的大小决定了激光束的能量密度，速度的快慢决定了切割的速度和质量。
通过调整这两个参数，可以实现对不同材料和切割要求的适应。
3. 辅助气体的使用：在激光切割过程中，通常会使用辅助气体来匡助切割。
常用的辅助气体有氮气、氧气和惰性气体等。
辅助气体的主要作用是将切割区域的熔化或者汽化材料迅速吹散，保持切割缝隙的清洁和稳定。
激光与材料相互作用的机理研究
激光与材料相互作用的机理研究激光是一种高能光束，具有独特的性质。
激光技术被广泛应用于现代工业、医学、航天等领域。
材料与激光相互作用的机理研究，对于开发新的激光应用技术、优化工艺和改进材料性能具有重要意义。
一、激光与材料相互作用的基本原理激光与材料相互作用的机理是通过激光光束能量的吸收、传输与转化来实现的。
激光束在材料表面形成热点，并将能量传递给材料内部，导致材料结构发生改变，表面形态也发生相应的变化。
激光在材料中的能量传递与转化方式是多种多样的，主要包括吸收、散射、反射、折射等过程。
激光在材料中的转化方式与材料本身的物理性质和化学性质密切相关。
激光束的选择、参数设置和控制技术对于激光与材料相互作用的机理研究有着至关重要的影响。
二、激光与材料相互作用的各种方式激光与材料相互作用的方式是多种多样的，包括激光表面处理、激光切割、激光焊接、激光打标、激光刻蚀等多种方式。
每种方式都有其独特的作用原理和特点，具有广泛的应用领域。
激光表面处理是通过激光束的高能量、高强度对材料表面进行能量转化或化学反应而实现的。
激光表面处理主要用于材料表面的改性、加热、强化和清洗等方面。
激光表面处理在汽车、航空制造、金属材料加工等行业中有着重要的应用。
激光切割则是将激光束聚焦在材料表面，使材料表面的局部区域受热膨胀、溶化、汽化，从而实现对材料进行切割的过程。
激光切割具有切割速度快、切割精度高、应用范围广等优点，广泛应用于金属、非金属材料的切割加工。
激光焊接通过激光能量的局部作用，使材料表面的局部区域局部熔化，然后使材料互相融合，形成一体化的结构。
激光焊接具有焊接精度高、成型效果好、应用领域广泛等特点。
激光焊接广泛应用于汽车、电子、军工等领域。
激光打标是指通过激光束在材料表面进行无接触的标记或刻画。
激光打标主要适用于材料的品种多、光滑度高、硬度大或材料表面易受污染等情况下的标记要求。
激光打标在计量器具、电子、医疗、飞行器等行业有着广泛应用。
激光与材料相互作用物理学
激光与材料相互作用物理学
激光与材料相互作用物理学是研究激光与物质相互作用的学科，其中包括激光与材料
的光学、光谱学、热力学、动力学等方面的问题。
激光是一种极具高度的集中性和单色性的光源，其能量密度超过了传统的光源，因此
可以产生非常强的光束，对物质产生显著的影响。
在材料科学中，利用激光进行加工、制备和探测已成为一种热门的研究方向。
激光在
材料中的作用主要包括光学过程和非光学过程。
光学过程是指激光与材料的光学性质相互作用的过程。
这种相互作用通常涉及到材料
对激光的吸收、散射和反射等现象。
根据材料对激光吸收的不同波长，可以选择不同波长
的激光进行操作。
此外，激光还可以通过能量传递的方式作用于材料，达到加热或组分转
移的目的。
光学过程的特点是能够实现高精度加工，制备高性能材料。
在激光与材料相互作用中的一些基本问题包括激光与材料的能量传递过程、激光对材
料的光致化学反应、激光与材料的相转变过程等。
激光与材料相互作用物理学的研究已在工业、医学、能源等领域得到广泛应用。
例如，激光制造已成为高精度制造和精密控制技术的典范，激光检测已经在医学和环境保护上得
到广泛应用，激光在能源中的应用也日渐增多，包括太阳能、激光动力学、激光核聚变等。
总之，激光与材料相互作用的物理学研究对于推动材料科学和现代工业的发展具有重
要的意义。
激光的成型技术原理和应用
激光的成型技术原理和应用1. 引言激光技术是一种利用激光器发射的激光束进行物质加工和制造的先进技术。
这种技术具有高精度、高效率和非接触性的特点，广泛应用于多个领域，例如工业加工、医疗、通信等。
本文将介绍激光的成型技术原理和应用。
2. 激光成型技术原理激光成型技术是一种通过控制激光束对材料进行加热和熔化，从而实现材料形状的变化的技术。
以下是激光成型技术的原理：•激光产生：激光是通过激光器产生的。
激光器中的活性介质受到能量激发后，会发射出一束具有高度一致性和高度定向性的光束。
•激光与材料的相互作用：激光束照射到材料表面时，会与材料相互作用。
激光的能量会被吸收或散射，使材料受热并熔化或蒸发。
•激光控制和移动：激光束通过透镜或反射镜进行聚焦和控制，使激光能量集中在材料的特定区域。
同时，激光束可以通过机械系统进行移动，以实现对材料的精确成型。
3. 激光成型技术应用激光成型技术在多个领域具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 工业加工激光成型技术在工业加工中起到了关键作用。
它可以用于切割、雕刻、打孔和焊接等工艺。
由于激光的高能量密度和精确控制能力，它可以对各种材料进行高精度加工，例如金属、塑料和陶瓷等。
3.2 医疗在医疗领域，激光成型技术被广泛用于激光手术和激光治疗。
激光手术利用激光束的高能量照射来切割、凝固或蒸发组织，用于眼科手术、皮肤手术和晶状体摘除等。
激光治疗则利用激光的局部加热作用来破坏异常组织，用于癌症治疗和皮肤疾病治疗等。
3.3 通信激光成型技术在通信领域起到了重要的作用。
激光器发射的激光束可以传输数据信号，用于光纤通信和无线通信中的光传输。
激光的高速、高能量传输能力使其成为了当前通信技术中的重要组成部分。
3.4 其他领域的应用除了工业加工、医疗和通信，激光成型技术还在其他领域有着各种应用。
例如，激光打印技术用于激光打印机和激光复印机中，激光雷达用于地形测绘和无人驾驶汽车等。
4. 总结激光成型技术利用激光器产生的激光束对材料进行加热和熔化，实现材料形状的变化。
激光光谱与物质相互作用机理分析
激光光谱与物质相互作用机理分析激光光谱技术是一种非侵入性的检测技术，可以通过分析物体的光谱信息来得到其化学组成和结构信息。
该技术在石油勘探、环境监测、食品安全等领域得到广泛应用。
在激光光谱技术中，物质与激光相互作用是关键步骤之一，本文将对激光与物质相互作用机理进行分析。
1. 激光与分子相互作用机理激光与物质相互作用的机制可以从分子层面进行解析。
当激光射入物质中时，分子的原子核和电子将发生振动和旋转等运动，产生光谱信号。
分子的这些运动受到分子内部力的驱动，也受到外部光辐射的影响。
在外部光辐射的作用下，分子的振动和旋转运动会发生共振增强，产生明显的光谱信号。
这种现象被称为拉曼散射。
2. 激光与晶体相互作用机理激光与晶体的相互作用机制也可以从内部结构出发进行分析。
晶体是由多个原子或分子构成的超大分子结构，在激光射入晶体后，晶体结构会发生物理或化学变化，在晶体体系发生的一系列弹性和非弹性变形过程中，分别产生相应的光谱信号。
这些变形过程通常与晶体中原子之间的键合有关，如振动、旋转、弯曲、伸缩、双键和三键的伸缩等运动。
这些运动将导致晶体结构的扭转或增强，从而产生明显的光谱信号。
这种现象被称为拉曼光谱。
3. 激光与纳米材料相互作用机理纳米材料是指粒径在1-100纳米范围内的材料结构，这种结构相比一般的材料结构更加复杂。
在激光与纳米材料的相互作用中，一般会出现材料结构的表面增强拉曼光谱现象。
这是由于纳米材料的表面存在很多缺陷和缺陷位点，这些位点会产生强烈的拉曼光谱信号。
表面增强拉曼光谱技术可以有效提高纳米材料的检测灵敏度，同时也能够了解其表面结构和反应特性等信息。
综上所述，激光光谱技术在与物质相互作用中，可以通过分析分子、晶体和纳米材料的结构来获得物质的化学、结构等信息。
该技术的应用范围广阔，可用于石油勘探、食品安全、环境监测等领域的实时检测和定量分析。
此外，在冶金、生物医药等新兴领域也有广泛的应用前景。
激光与材料的相互作用原理
激光与材料的相互作用原理激光与材料的相互作用原理，这听上去好像个高深莫测的课题，但其实啊，它就像是我们生活中那些琐碎的小事，简单却又妙趣横生。
想象一下，你在阳光下用放大镜聚焦光线，结果一不小心就烧着了纸。
这就是光的能量，哇，激光也是一样，只不过它的能量可大得多。
激光就像一把锋利的刀，精准得很，能在材料上游刃有余，不管是金属、塑料还是其他材料，它都能“轻松”应对。
大家是不是想到了那些炫酷的激光切割机？对，正是它们将这玩意发挥得淋漓尽致。
激光发出的光束，其实是高度集中的光，简单来说，就是把光聚在一起，像是一个强力小聚会，简直热情得让人心跳加速。
它的能量密度高得吓人，就像你在沙滩上把太阳光聚焦，瞬间就能引发一场“火灾”。
所以，激光一照，材料表面就开始“发烧”，然后就会发生一系列有趣的变化。
有的材料会蒸发，有的会熔化，有的甚至会被打穿。
就像是厨房里的大厨，手里拿着那把宝刀，一刀切下去，噼里啪啦，简直帅呆了。
有趣的是，激光与材料的互动不仅仅是简单的烧和切，哎呀，这可得多说几句。
很多时候，激光和材料的相互作用会引发化学反应，简直像是给材料注入了新生。
比如说，某些材料在激光照射下会发生颜色变化，甚至会变得更加坚固。
听上去是不是像魔法一样？其实这就是科学的魅力呀！想想看，平时我们看到的那些闪闪发光的金属饰品，很多时候都是激光处理的结果，真是让人爱不释手。
而且啊，激光的应用可是五花八门，想想我们生活中常见的东西，激光打印机、激光电视、激光手术等等，样样都离不开它。
尤其是在医疗领域，激光的“神奇之手”简直无所不能。
那些微创手术，激光一开，就像一根无形的手指，轻松搞定，让病人不再痛苦。
这样的技术，简直让人对未来充满了幻想，期待有一天能有更多的“激光魔法”出现在我们的生活中。
激光还可以用于雕刻，哎，真是让人眼前一亮。
想象一下，一个艺术家站在激光机前，像魔术师一样，一道道光芒闪烁，细致入微的雕刻就诞生了。
那种感觉，就像是看着一幅美丽的画卷在眼前展开，心里满是赞叹。
激光打标机基本原理
激光打标机基本原理激光打标机是一种利用激光束对物体进行标记或刻印的设备。
它具有高精度、高速度、高效率等特点，被广泛应用于工业生产和制造领域。
其基本原理主要包括以下几个方面：1. 激光发射原理激光发射是指通过能量输送使材料中的电子跃迁，从而产生激光。
激光器将能量输送到材料中，使得电子跃迁到高能级，然后在短时间内返回低能级，释放出一束具有相同频率和相位的光子。
这些光子经过放大和调制后形成了一束强度和频率稳定的激光束。
2. 激光束传输原理激光束传输是指将激光束从激光器传输到加工区域的过程。
这个过程需要保证激光束的稳定性和准确性。
通常采用镜子、透镜等元件来进行反射、折射和聚焦，以便将激光束精确地聚焦到需要加工的位置。
3. 激光与材料相互作用原理激光与材料相互作用是指激光束与物体表面之间的相互作用。
当激光束照射到物体表面时，能量被转化为热能，导致物体表面的温度升高。
当温度升高到一定程度时，材料开始发生化学反应或物理变化，从而形成标记或刻痕。
4. 控制系统原理控制系统是指控制激光打标机进行加工的电子设备和软件。
它可以控制激光器的开关、调节激光束的强度和频率、移动加工平台等。
通过控制系统，操作人员可以根据需要设置不同的参数和程序，从而实现不同形状、大小和深度的标记或刻痕。
综上所述，激光打标机基本原理包括了激光发射、激光束传输、激光与材料相互作用以及控制系统等方面。
这些原理共同作用下，使得激光打标机具有高精度、高速度、高效率等优点，并被广泛应用于工业生产和制造领域中。
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反常吸收
指通过多重非碰撞机制，使激光能量转化为等离子体波能的过程。 这些波所携带的能量，通过各种耗散机制转化为等离子热能。
等离子体对激光的吸收系数：
Z 2 e 6 N e N i ln 2 2 3 c 0 (2me KT ) 3 2 [1 ( pe / 2 ]1 2
T
Z Ne / Ni
激光束
等离子体 工件
2）等离子体对激光的吸收
等离子体通过多重机制吸收激光能量，使温度升高、电离度增大。
正常吸收
逆韧致吸收，是指处在激光电场中的电子被激励发生高频振荡，并 且以一定概率与粒子（主要为离子）相互碰撞，把能量交给比较重的 粒子（离子、原子），从而使等离子体升温的过程。 逆韧致吸收分为线性（电子速度分布为麦克斯韦分布）和非线性 （电子速度分布函数与电场有关）两类，非线性情况发生在极高激光 电场场合。
Localized evaporation
Weld metal
Hump Metal flow
焊接过程中匙孔的不稳定性主要是匙孔前壁局部金属的蒸发造成的。 气孔的形成：1）局部蒸发引起保护气的侵入；2）合金元素的烧损； 3）激光焊接铝及合金时，在冷却过程中由于氢在铝中的溶解度急剧下 降会形成氢气孔。
在熔池中存在旋转的涡流构造，且能量较大，有强烈 的搅拌力作用。熔池底部产生的较大气泡并非完全依靠上 浮力排除熔池，而是靠金属的流动带出熔池。
羽状等离子云吸收光束能量
匙孔内光束能量减少，等离子体的 产生作用减弱，同时匙孔熔深减小
羽状等离子云逐渐消散
匙孔内光束能量增加，等离子体的 产生作用增加，同时匙孔熔深增大。
4、等离子体在能量传输中的作用
等离子体位于熔池上方的激光传输通道上，它对激光会产 生反射、散射以及吸收，还会对激光产生负透镜效应。
—材料的温度：温度越高，吸收率越高， 这与材料的直流电阻率有关.
波长，μ m
温度对吸收率的影响
二、等离子体行为
1、等离子体的形成
金属汽化，形成匙孔
金属蒸汽以及保护 气体一部分起始自 由电子被加速
碰撞蒸汽粒子和 保护气体使其电离
电子密度便雪崩式 增长形成致密等离子体
等离子体吸收的光能可通过以下不同渠道传至工件： 等离子体与工件接触面的热传导 等离子体辐射易为金属材料吸收的短波场光波
所以激光束从空气入射到等离子体中的过程，是从光密介质进 入光疏介质的过程，折射结果使聚焦性变差，对光束起发散作用。 激光从折射率大的区域向折射率小的区域传播时，光束会发散， 表现为负透镜效应。 当入射激光束穿过等离子体时将引起激光束传播方向的改变， 其偏转角与等离子体的电子密度梯度和等离子体长度有关，几千瓦 至十几千瓦CO2激光诱导的等离子体对激光束的偏传角为10-2rad数量 级 。
激光与材料相互作用基础
激光加工的物理基础是激光与物质的相互作用。是一个极为广泛 的概念，既包括复杂的微观量子过程，也包括激光作用与各种介质材 料所发生的宏观现象（激光的反射、吸收、折射、衍射、干涉偏振、 光电效应、气体击穿等）。
一、激光与材料相互作用的物理过程 1． 能量变化过程
激光与材料相互作用时，两者的能量转化遵守能量守恒定律 E0=E反射+E吸收+E透过 E0—入射到材料表面的激光能量； E反射—被材料反射的能量； E吸收—被材料吸收的能量； E透过—激光透过材料后仍保留的能量。
Welding direction
Keyhole Bead Base material
等离子体吸收----逆韧致吸收
孔壁吸收--------菲涅尔吸收
激光能量
反射等损失激光 能量
进入小孔的激光能量
等离子云逆韧 致吸收
等离子体 吸收能量 部分辐射 到小孔
小 孔 壁 Fresnel 吸收
光束多次反射小 孔等离子体逆韧 致吸收
pe 等离子体频率； 在等离子体中传播的激光角频率； k 波数( k 2 / ) c 真空中的传播速度
pe pe
相应电磁波可以在等离子体中传播 相应电磁波不能进入等离子体中传播
18 20 3
实验室及一般工业加工条件下，等离子体电子密度处于 10 ~ 10 cm 10 11 范围，相应 pe 的数量级处于 10 ~ 10 Hz范围，对于工业CO2激光，通 常不会出现激光被等离子体全部反射的情况。
材料蒸汽在等离子体压力下返回凝聚于工件表面。
如果等离子体传至工件的能量大于等离子体吸收所造成的工 件接收光能的损失，则增强工件对激光能量的吸收。反之，减 弱工件对激光的吸收。
2、激光维持吸收波
较强的激光束辐照于工件表面， 使得金属蒸汽或工件表面附近的 环境气体发生电离以致击穿，形 成一个激光吸收区。
激光束 匙孔
熔池
钨颗粒
X射线拍摄到的匙孔波动形态
光束多次反射 小 孔 壁 的 Fresnel吸收
材料对激光能量的吸收过程
3、焊接过程中的匙孔行为
焊接过程，匙孔壁始终处于高度波动状态，匙孔前壁较薄一层 熔化金属随壁面波动向下流动，匙孔前壁上的任何凸起位臵都会 因受到高功率密度激光的辐照而强烈蒸发，产生的蒸汽向后喷射 冲击后壁的熔池金属，引起熔池的振荡，并影响凝固过程熔池中 气泡的溢出。
1.0 A B 0.8 C D
—激光的波长：波长短，吸收率高；
反 射 率
0.6
E A. 银 B. 铜 C. 铝 D. 镍 E. 碳钢
0.4
— 导电性：导电性好，吸收率低（ Al 、 Cu、Au、Ag）；
0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 1.0 2 4 6 8 10 20
—表面粗糙度和涂层（氧化锆、氧化钛、 石墨及磷酸盐）；
激光束
液态熔池
匙孔 喷射的金 属蒸汽 匙孔前壁 局部蒸发 凸起
匙孔后壁
Keyhole Molten pool Bubble Weld metal
Laser beam Solid metal
Localized evaporation
Laser beam Molten pool Solid metal
激光在等离子体中传播的色散关系也可用下式表示 ：
2 n 2 1 pe 2
式中， n 为等离子体折射率。可见，等离子体的折射率与等离 子体的振荡频率有关，而等离子体的振荡频率是等离子体电子密度 的函数。
足
由 上 式 可 知 ， 可 以 传 播 激 光 的 等 离 子 体 总 满 ，此时等离子体折射率小于1。 pe
Nee2 pe m 0 e
1
2
当角频率为 的激光在等离子体中传播时，光速和波长发生变化， 而其角频率 不变，其频率 和波数 k 满足色散关系：
2 2 pe c2k 2
N e 等离子体中电子密度， 0 真空介电常数 me 电子质量， e 电子电量。
Localized evaporation
Hump Metal flow Laser beam
Weld metal
Hump Metal flow Laser beam
Molten pool
Solid metal
Molten pool
Solid metal
Localized evaporation
Weld metal
等离子体的一部分能量将以辐 射方式耗散，被凝聚态材料或周 围气体介质所吸收。这种吸收激 光的气体或等离子体的传播运动， 通常称为激光维持吸收波。 主要的激光吸收区最终是在环 境气体中形成。
1700W
1800W
1900W
激光维持燃烧波对焊缝成形的影响
3、等离子体的周期性
等离子体喷发出匙孔形成羽状等离子云
上式可转化为： 1= E反射/E0 + E吸收/E0 + E透过/E0 即： 1=R++T
其中：R—反射系数;—吸收系数;T—透射系数
当材料对激光为不透明时E透过=0，则
1=R+
激光入射到距离材料表面X处的激光强度为：（布格定律）
I I 0 e
表明：1、随激光入射到材料内部深度的增加，激光的强度将以几何
2、脉冲激光焊接法：调整激光的脉冲和频率，使激光的
辐照时间小于等离子体的形成时间；
3、低气压焊接：采用减压焊接，当气压低于某一程度时，
材料表面及匙孔内金属蒸气密度较小，等离子体减弱 ；
4、侧吹辅助气体：一种是采用辅助气体吹散等离子体；
另一种是用导热性好、电离能高的气体抑制环境气体的电离 和压缩金属离子蒸气 。
ln
等离子体温度 平均电离电荷 库仑对数的某种平均值
激光波长一定时，吸收系数是 N e 、 N i和 T 的函数。而 N e 、N i 仅与 T 有关，故最终可通过测量等离子温度来求得等离子体对激 光的吸收系数.
5、等离子体的抑制方法 1、激光摆动法：激光加工头沿焊接方向来回摆动，在匙
孔出现后等离子体形成以前，将光斑瞬时移至熔池的后缘 ；
P( z ) 2 / Rz gz P( f )
Rz 为孔底处的曲率 为孔底处液－气界面的表面张力， 式中， z 为孔深， g 为重力加速度， 半径， 为液体材料密度， P( f ) 为液体流动阻力产生的压力。
2、匙孔对能量传输的影响 菲涅耳吸收是匙孔壁对激光的吸收机制，它描述激光 在匙孔内多重反射的吸收行为。
1 、致密的光致等离子体通过 吸收和散射入射光，影响了激 光的能量传输效率，大大减少 了到达工件的激光能量密度， 导致熔深变浅； 2 、由于等离子体对入射激光 的折射，使得激光通过等离子 时波前发生畸变，改变了激光 能量在工件上的作用区。
激光束
等离子体
工件
1）等离子体对激光的折射
等离子体的基本构成是正离子、自由电子和中性原子，整体上呈 电中性。等离子体振荡是等离子体的最基本特点，其振荡频率为：