中国大连理工大学的研究人员使用激光诱导击穿光谱对多层沉积材料的深度剖析进行了全面的实验和建模研究。他们的研究成果发布在《光谱学报B部分：原子光谱学》杂志上，揭示了磁约束聚变装置的等离子体面材料中发生的复杂侵蚀和沉积模式。
等离子体-壁相互作用是核聚变研究的一个关键方面，了解PFM上沉积层的行为是推进该领域的关键。LIBS已成为研究这些层的有效远程监测方法，但在准确区分沉积层和衬底之间的界面方面存在挑战。测量沉积层厚度的准确性对于精确的PWI研究至关重要。
PWI是核聚变研究的一个关键方面，因为它直接影响聚变反应堆的性能和成功。热等离子体与形成反应堆壁的周围材料之间的相互作用会导致侵蚀和损坏，对保持安全壳的完整性构成重大挑战。了解和缓解PWI对于开发能够承受聚变反应堆极端条件的材料至关重要，确保持续有效的聚变反应，同时延长反应堆的使用寿命。
该实验涉及使用带有纳秒脉冲激光器的 LIBS 对铜上具有镍层的多层样品进行深度剖析。这些条件模仿了核聚变装置中的条件，实验在5×10−5毫巴的压力下进行。该研究旨在提高LIBS深度剖析的准确性，解决与多层材料界面识别相关的挑战。
为了提高LIBS深度分析的精度，研究人员开发了一个二维模型。该模型结合了激光束轮廓和界面粗糙度等因素，重建并预测了Ni-Cu多层材料的元素深度分布。实验数据与建模数据之间的相关系数超过0.99，表明预测的准确性很高。
该研究引入的一项关键创新是基于模型预测的界面识别定位方法。结果表明，所有Ni层厚度的相对误差均小于5.1%，证明了所建立模型的可行性和准确性。该方法有望提高LIBS深度剖析在层厚分析中的精度，从而推动其在PWI研究的原位LIBS诊断中的应用。
研究结果强调了二维数值模型在完善LIBS深度剖析中的重要性。通过克服与界面识别和层厚度测量相关的挑战，这项研究有助于实现更广泛的目标，即增强我们对核聚变装置中等离子体-壁相互作用的理解。该研究在预测和定位界面方面的成功为LIBS在PWI研究领域的实际应用开辟了新的途径，使我们更接近于释放这种诊断技术在等离子体材料分析中的全部潜力。
这项研究不仅为行业专家提供了宝贵的见解，还有助于科学知识的可及性，与推动公众对核聚变研究领域的参与和兴趣的更广泛目标保持一致。
