李志勇，博士，教授，博士生导师，山西省优秀青年学术带头人：中北大学材料连接方向学术带头人，材料成型及控制工程专业负责人；中国焊接学会熔焊工艺及设备专业委员会委员，山西省焊接学会理事2004年获得天津大学材料加工及其自动化专业博士学位，2010年8月至2011年9月在美国Akron大学进行访问学者研究。主要从事焊接电弧物理以及焊接过程自动化的研究主持和参与国家、省部级项目10余项发表专业论文50余篇，其中被SCI、El收录40余篇，授权发明专利两项，参编国家级“十一五”规划教材两部，主编部委规划教材两部，出版编著一部，通过山西省科研成果鉴定一项，获得山西省教学成果二等奖一项

　　《焊接等离子体辐射光谱理论及其工业应用基础》详细阐述了焊接过程中等离子体的特点，等离子体光谱诊断的基本理论和方法，不同焊接方法等离子体光谱的时域、频域、空域分布特征，光谱测控技术在焊接质量测控上的典型应用方面的内容。从光谱测控的理论基础到应用实例，形成了完整的体系。
　　《焊接等离子体辐射光谱理论及其工业应用基础》可以作为从事焊接加工的科研、工程应用等人员的技术用书，也可作为等离子体加工技术、先进激光技术、材料制备过程中的等离子体技术等相关专业人员的参考用书，并可为企业工程技术人员从事相关应用开发提供理论指导和技术参考。

　　萨哈公式是单一气体热电离度的表达式。如果是多组分气体，各种气体电离程度不一样，此时电子密度与电离前中性粒子密度的比率称为实效电离度。混合气体的电离电压称为实效电离电压。混合气体的实效电离电压主要取决于电离电压较低的气体成分，即使这种气体占有较小的比例。一般在常压下的焊接电弧中，电子是电弧的主要带电粒子，电子密度的数量级为1014cm-2时，即可维持电弧的正常导电。实效电离度为10-4数量级时即可满足小电流电弧导电的需要。
　　当电弧空间同时存在电离电压不同的几种气体时，电离电压较低的气体粒子将先被电离，如果这种低电离电压气体供应充分，则电弧空间的带电粒子将主要依靠这种气体的电离过程来提供，所需要的外加能量也主要取决于这种气体的电离电压。从表1-2可以看出，碱金属和碱土金属Na的电离电压很小，稀土元素La的电离电压也较小；如果电弧气氛中有这些元素存在，则电弧空间的电子、离子就容易形成，气体的导电性就好，电弧就稳定。因此，在焊条生产中，在药皮中加入含这些元素的物质（如长石、碳酸钙等），由于电弧空间的气体介质中存在着低电离能的K、Na蒸气，从而达到电弧稳定的目的，以保证焊接质量。卤族元素F、Cl、Br等的电离电压很大，使电弧不稳定。在碱性焊条药皮中，为了焊接冶金的要求，或为了改善焊接熔渣性能而加入萤石（CaF2），结果使电弧气氛中有F的存在，不利于电弧的稳定性。
　　3.电弧中气体的电离种类
　　碰撞传递和光辐射吸收是能量传递的两种主要方式，而电弧中气体粒子的电离因外加能量种类的不同，通过上述两种方式传递能量而电离，具体的电离方式可分为3类。
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第1章 电弧等离子体基础
1.1 等离子体的特点及分类[1，2]
1.1.1 等离子体的特点
1.1.2 等离子体的分类
1.2 电弧等离子体的产生[3-5]
1.2.1 气体放电现象及分类
1.2.2 气体粒子的运动
1.2.3 气体的电离及电弧的产生
1.3 电弧等离子体的组成及特性[3~5]
1.3.1 阴极区
1.3.2 弧柱区
1.3.3 阳极区
1.3.4 电弧的伏安特性和最小电压原理
1.4 电弧等离子体的其他物理现象[5，6]
1.4.1 电子发射
1.4.2 电弧中电子的运动和导电
1.4.3 电弧的温度分布

第2章 电弧等离子体辐射及其光谱
2.1 电弧等离子体的辐射
2.1.1 辐射的基本概念[2]
2.1.2 等离子体辐射的传递[2，7，8]
2.2 等离子体的平衡性质[2，9~11]
2.2.1 完全热力学平衡（CTE）
2.2.2 局部（域）热力学平衡（LTE）
2.2.3 双温等离子体
2.3 电弧等离子体的辐射光谱[2，7，15]
2.3.1 复合辐射（自由一束缚f-b跃迁）
2.3.2 韧致辐射（自由一自由f-f跃迁）
2.3.3 自发辐射（束缚一束缚b-b跃迁）
2.3.4 热辐射
2.4 电弧辐射线谱和基本参数
2.4.1 关于谱线的基本描述
2.4.2 谱线的展宽
2.4.3 谱线参数的查找
2.4.4 谱线的物理计算和预测

第3章 等离子体辐射诊断方法及焊接电弧测控理论
3.1 等离子体的光谱诊断方法[2，18~20]
3.1.1 谱线绝对强度法
3.1.2 标准温度法
3.1.3 谱线相对强度法
3.1.4 玻尔兹曼图法
3.1.5 谱线与连续谱间的相对强度法
3.1.6 谱线轮廓法（谱线展宽法）
3.1.7 吸收谱线法
3.1.8 谱线反转法.
3.2 等离子体空间状态诊断的数学方法[22~25]
3.2.1 对称等离子体的Abel逆变换原理
3.2.2 Abel逆变换的计算
3.2.3 非对称等离子体的空间变换
3.3 其他等离子体诊断方法[26~28]
3.3.1 探针法
3.3.2 微波诊断
3.3.3 激光诊断
3.4 焊接电弧等离子体光谱测控的理论和方法[19，29'30]
3.4.1 电弧光谱测控的基本理论
3.4.2 电弧光谱信息的基本测控方法
3.4.3 电弧物理光谱诊断系统[30]

第4章 电弧光谱信息传感的方法和手段
4.1 光谱仪的工作原理及组成
4.1.1 光纤和狭缝
4.1.2 光栅
4.1.3 探测器
4.2 光谱仪的选择
4.2.1 波长范围
4.2.2 光学分辨率
4.2.3 灵敏度
4.2.4 采集速度
4.3 光谱仪应用中的问题
4.3.1 谱线标定的问题
4.3.2 光谱测量时的精度和误差
4.3.3 检测距离、角度、位置的影响
4.3.4 辐射饱和与过弱的问题
4.3.5 噪声等效功率和动态范围问题
4.4 辐射空域和同步时域信息的采集方法
4.4.1 辐射空域信息的采集方法
4.4.2 光谱时域信息采集及多信息同步时域采集方法
4.4.3 发射光谱层析法重建等离子体场[39，40]

第5章 钨极惰性气体保护焊电弧光谱及其典型应用
第6章 熔化极气体保护焊电弧光谱及其典型应用
第7章 光谱在激光焊接及其复合焊接上的应用
结束语
参考文献