激光焊接等離子體光譜輻射傳輸模型

王 念，沈 華*，朱日宏

1. 南京理工大學電子工程與光電技術學院, 江蘇 南京 210094 2. 南京理工大學先進固體激光工業和信息化部重點實驗室，江蘇 南京 210094

引 言

近年來，激光焊接以其形變小、熔深大、效率高的優點[1]，已經逐步取代傳統焊接技術，在造船、車輛制造、航空航天等領域得到廣泛應用[2-5]，激光焊接工藝的好壞，對這些行業的發展有著重要的影響。激光焊接過程往往伴隨著光致等離子體的產生，了解等離子體在多個波長下的光譜輻射場三維分布，能夠幫助研究人員獲取等離子體的溫度場分布、電子密度場分布以及其他一些物理量的三維分布，對于改進激光焊接工藝具有重要的意義。

當利用CCD等探測器從某個方向對等離子體進行探測時，其靶面上所接收到的光譜輻射強度，是沿著其觀測方向上等離子體輻射的累積效應。通過探測器各像素上的積分值去反演觀測路徑上的輻射強度變化，以得到整個等離子體光譜輻射場的三維分布是研究人員著重研究的方向，該問題可歸結為由投影重建圖像的問題。要解決這一問題，首先要弄清楚等離子體的輻射傳輸過程，掌握輻射疊加到探測器表面這一物理過程，并進行相應的建模。目前常用的輻射傳輸模型有平行投影模型與中心投影模型。平行投影模型[6]是基于醫學CT應用場合下的模型，其光源為平行光源，探測器各像素所獲得的光譜輻射來自于平行于光軸的投影線上的等離子體各發光點，且各像素的投影線互相平行。……