摘要:在一些特定的激光应用领域如大功率激光焊接和激光切割过程中，由于激光与材料的剧烈相互作用而形成的金属等离子体的存在极大的影响着制造与加工的效率和质量。清晰的认识上述过程中等离子体的确切组成并且基于此而深入的研究相应的等离子体的抑制方案将会对整个生产制造过程有着重要的促进作用。本文主要研究内容：结合质谱分析技术，利用激光溅射不同材料模拟高功率激光焊接过程并对此过程中的等离子体进行详细的分析，从而深入的理解激光与物质相互作用过程中的物质的成分组成：清晰的表征激光焊接过程中伴随的金属等离子羽的具体成份信息，同时建立可以适用于研究焊接过程的质谱技术以实现针对金属等离子羽的实时监测，藉此希望能够真正意义上在实验上揭示金属等离子羽的详细构成信息。除此之外，搭建其一套用于研究激光与物质相互作用过程中用于痕量成份分析的飞行时间质谱仪。

关键词：激光切割；质谱分析技术；金属等离子羽检测

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究目的及意义-1

1.2 金属等离子羽检测分析方法-1

1.2.1分子束取样法-1

1.2.2飞行时间质谱法-1

1.3 本文主要研究内容-1

2 基础理论-3

2.1 分子束取样技术-3

2.1.1 分子束的定义，分类以及应用-3

2.1.2 超声束流的物理特征-4

2.2 飞行时间质谱 （Time-of-Flight Mass Spectrometry, TOFMS）-7

2.2.1 质谱取样系统-7

2.2.2 电离源的设计-8

2.2.3 质量分析器-8

2.2.4 离子探测器-9

3 实验部分-10

3.1  高功率激光焊接实验装置的构建与结果-10

3.1.1 大气压质谱接口的设计-11

3.1.2 飞行时间质谱的仿真建模-12

3.2  大功率激光切割过程中的模型化研究-14

结    论-16

参 考 文 献-17

致    谢-19