不同气压下氩气介质阻挡放电γ过程仿真

为了研究在氩气不同气压下对介质阻挡放电(DBD)的电气参数和放电特性的影响,利用有限元分析建立大气压下氩气中的二维轴对称板-板电极放电等离子体模型,并对放电过程进行求解,通过仿真得到放电过程中的电势、电子温度、电子密度及氩离子数密度随着空间位置变化的波形。仿真结果表明,介质阻挡放电的特性变化与放电环境气压变化有关,随着气压的增加,气压在一定范围内,电势、电子温度、电子密度都下降,且电势空间分布的变化与电子密度相关。     

大气压氩气微波等离子体参数的光谱诊断

为了深入了解大气压下氩气微波等离子射流内部电子的状态,利用发射光谱法对大气压下氩气微波等离子体进行了诊断.以玻尔兹曼斜率法对等离子体中电子激发温度进行测算,以斯塔克展宽计算电子密度.研究了等离子体射流方向上不同区域电子激发温度和电子密度的分布规律及微波功率对电子激发温度和电子密度的影响.结果表明,在本实验条件下等离子体射流电子激发温度为4 000～6 000 K,电子数量密度为(2.4～2.8)×1018 cm-3,电子激发温度和电子密度的最大值均出现在距波导管底边20 mm处,并以此处为中心,分别向上下2个方向呈现不完全对称的递减分布,微波功率增加影响等离子体电子密度和电子温度的交替上升.     

气体成分对等离子体斑图的影响

采用双水电极介质阻挡放电装置,在大气压下研究了氩气和空气混合气体中气体成分对等离子体斑图(包括四边形斑图和六边形斑图)的影响.四边形斑图和六边形斑图的电压范围随着空气含量的增加而逐渐增大.实验测量了击穿电压随空气含量变化的关系.结果发现:击穿电压随着空气含量的增加而增大,但不成简单的线性关系.在氩气放电中,击穿电压值随着放电间隙的增大而增大.     

朗谬尔探针诊断直流脉冲等离子体

采用朗谬尔双探针对工作频率为1 kHz、占空比为15%的直流脉冲等离子体在气体分别为空气、氨气和氩气,脉冲电压为600 V,压强为109 Pa条件下进行了诊断,得到了电子密度、电子温度在一个脉冲周期内随时间变化的情况.在采用空气放电时测量了辐射光强在一个脉冲周期内的变化情况.并对脉冲激励下的等离子体内参数的响应特殊现象进行了讨论.     

钛金属表面微弧氧化电击穿行为的研究

本文研究了钛金属在不同电解质溶液中微弧氧化时,电极的表面电击穿行为。通过分析数据,研究得到了微弧氧化时电极表面的电压和击穿电压与时间,溶液浓度及施加电流密度的关系。主要研究结果是微弧氧化过程中电极电压随时间的呈现不规则的锯齿型变化;在两种电解质溶液中,电压曲线的位置随着溶液浓度的增加不断下降。陶瓷膜表面的击穿电压随着电解质溶液浓度的增加呈指数规律衰减,其代数关系式为VB=aExp(-C)+b（其中VB是击穿电压,C是电解质浓度,a与b是电解质成分和金属类别相关的常数）;在电解质溶液浓度一定时,击穿电压与微弧氧化时施加的电流密度值大小没有明显关系。     

背景气体中激光Al等离子体演化的干涉诊断研究

利用自主搭建的马赫-曾德尔激光干涉诊断系统研究了空气压强在1 atm和0.1 atm以及氩气在1 atm下纳秒脉冲激光烧蚀产生Al等离子体的冲击波膨胀和电子密度演化.从测量的干涉图中提取了等离子体冲击波的膨胀轮廓,诊断了等离子体的电子密度.研究结果表明,在空气背景气压为0.1 atm时,等离子体冲击波轮廓和速度都较大;而压强在1 atm时,氩气环境中等离子体冲击波的膨胀速率和轮廓均较小.空气环境在0.1 atm下,冲击波的横向膨胀速度在50 ns时达到了约3.4 km·s^-1,但随着延迟时间的增加快速衰减,5μs后,3种情况下的冲击波均接近声速.此外,空气环境0.1 atm下等离子体空间区域较大,整体电子密度较低;而氩气环境在1 atm下,等离子体空间区域较小,整体的电子密度较高,在300 ns时核心区域电子密度达到了10¹⁸ cm^-3.结果进一步显示了背景气压对等离子体膨胀约束具有主导作用,而压强相同时,氩气环境对等离子体的约束要强于空气环境.     

射频电感耦合闭式等离子体产生与光谱诊断的实验

设计了一种闭式等离子体发生装置,采用射频电感耦合方式,以氩气为工作气体,在封闭式腔体低气压环境下进行放电实验。利用发射光谱法,测量了密闭腔体侧面方向的Ar谱线数据,研究了等离子体电子激发温度和电子密度随空间位置的分布规律以及不同射频功率对电子激发温度和电子密度的影响。等离子体中电子激发温度的变化通过玻尔兹曼斜率法进行分析,电子密度的变化则通过分析Ar原子750.4nm谱线强度变化获得。实验结果表明,该发生装置能够产生均匀持续的等离子体层,等离子体中电子激发温度约为9 500K。等离子体电子密度和电子激发温度随着输入射频功率的增加而增大,但变化幅度在减弱;当足够的输入功率时,等离子体层参数随位置的变化幅度较小。     

微机电系统微米间隙的预击穿和击穿特性研究

为了预测和评估微机电系统(MEMS)中微电极结构的绝缘性能,采用MEMS加工工艺,制备了电极间隙为5～40 μm的金属铝薄膜电极,研究了试样在直流电压下的预击穿过程中电流-电压关系曲线以及击穿电压随电极间隙的变化规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)进行了微电极表面的微观分析.研究结果表明:预击穿过程的电流-电压曲线说明,在击穿之前电流的变化主要包括自由带电粒子的定向迁移阶段、电流密度达到饱和阶段以及碰撞电离持续发展形成电子雪崩阶段;场致电子发射的Fowler-Nordheim曲线表明,当微电极的间隙大于5 μm时,其击穿特性仍然符合巴申曲线,与相关文献的研究结论一致;微电极击穿阈值均大于相同间隙的宏观金属电极的击穿阈值;微电极击穿后在阳极表面有坑洞产生,而在阴极表面存在溅射沉积现象.     

HT-7装置中低杂波电流驱动时的电子温度

在HT-7托卡马克实验装置中采用低杂波电流驱动,在不同低杂波功率和电子密度(ne)下,考察中心电子温度和能量约束时间的变化。观察到当ne=1.3×1019~2.6×1019m-3时,中心电子温度随低杂波输入功率的增大而升高;当ne=1.3×1019m-3,低杂波输入功率为400 kW时,电子温度最高,达到1.37 keV。在本实验参数范围内,其能量约束时间与ITER89-P L-模定标率十分吻合。比较欧姆加热和低杂波加热下的电子温度分布,当ne=1.71×1019m-3,低杂波输入功率为260 kW时,电子温度有明显的温度梯度出现。     

钛金属表面微弧氧化的电击穿行为

通过研究微弧氧化时电极表面的电压和击穿电压与时间、溶液浓度及施加电流密度的关系,考察了钛金属在不同电解质溶液中微弧氧化时电极的表面电击穿行为.结果表明:微弧氧化过程中电极电压随时间呈不规则的锯齿型变化;在两种电解质溶液中,溶液浓度越大,电压越低;陶瓷膜表面的击穿电压随着电解质溶液浓度的增加呈指数规律衰减;电解质溶液浓度一定时,击穿电压与微弧氧化时所施加的电流密度没有明显关系.     

背面氩离子轰击改善MOS系统界面特性和击穿特性

在室温下用低能量Ａｒ＾＋轰击ＭＯＳ电容器肾面，能改善ｉＯ２－Ｓｉ系统的界面特性和击穿特性。结果表明，随着轰击时间的增加，固定电荷密度、界面态密度和漏电流减少，高场击穿的比率增大，然后这些参数变化平缓并开始呈恶化趋势。轰击能量为５５０ｅＶ和束流密度为０．５ｍＡ／ｃｍ＾２时的效果比在３５０ｅＶ和０．３ｍＡ／ｃｍ＾２时的好。     

激光能量与光声信号强度的关系

运用声学基础理论,讨论了激光能量与声信号强度间的变化关系．发现激光能量与声信号强度之间存在着对数线性关系;并根据液体中光声信号的连续性,得到了一种求取液体光击穿阈值的新方法     

黏弹性聚合物溶液渗流数学模型

分析聚合物溶液在简化孔喉模型中的流动情况,建立了综合考虑聚合物溶液特性和多孔介质特征的黏弹性本构模型,并在此基础上建立了聚合物溶液不稳定渗流数学模型,并利用数值方法求解.通过实例计算,对聚合物溶液的特征时间、稠度系数、幂律指数、孔隙因子(喉道长度与喉道直径之比)和注入速度对注入压力的影响进行了分析,绘制了相应的理论图版.结果表明:注入压力随聚合物溶液特征时间、稠度系数和注入速度的增大而增大,随幂律指数和孔隙因子的增大而减小.     

脉冲方波作用下印制电路板互连系统的击穿特性

通过脉冲直接注入法,研究了印制电路板(PCB)互连系统在脉冲方波作用下的击穿损伤特性,并根据试验结果对脉冲方波作用下的PCB互连系统进行了绝缘性能评价.性能评价中利用了试样的击穿行为符合威布尔分布模型的特点,通过统计分析方法,得到试样在不同电极间距以及注入脉冲宽度时的累积失效概率曲线.研究结果表明,当在PCB平行互连线间注入方波脉冲时,其线间击穿场强随线间距离的增大而减小,且变化趋势存在两个明显的阶段,同时击穿场强也随注入脉冲宽度的增大而减小.比较击穿前后的微观形貌特征和击穿场强的变化趋势发现,具有特定结构特征的PCB平行互连线间的击穿行为属于“固-气”复合介质的击穿,且绝缘强度不可恢复.另外,通过威布尔统计方法,对击穿数据进行分析处理,可以得到该类器件在不同状况下的累积失效率曲线,从而为该类器件在方波脉冲下的绝缘性能评价研究提供重要参考.     

气相丙酮分子与带电离子的低激发态特性

采用密度泛函理论中的B3P86方法,在6-311++G(d,p)基组水平上,优化气相丙酮分子及带电离子的基态稳定几何构型,并用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,研究气相丙酮分子和离子的低激发态特性.结果表明:随着分子获得电子数目的增加,体系能量逐渐增加;S1激发态能量与基态能量差值ΔE减小;分子荧光波长急剧增加;电子跃迁轨道数减少.     

漂移区槽氧高压SOI-LDMOS器件模型

为了获得SOI-LDMOS器件耐压和比导通电阻的良好折衷,提出了一种漂移区槽氧SOI-LDMOS高压器件新结构．利用漂移区槽氧和栅、漏场板优化横向电场提高了横向耐压和漂移区的渗杂浓度．借助二维仿真软件对该器件的耐压和比导通电阻特性进行了研究,结果表明该器件与常规SOI—LDMOS结构相比在相同漂移区长度下耐压提高了31％．在相同耐压下比导通电阻降低了34．8％．     

Influence of the low-frequency source parameters on the plasma characteristics in a dual frequency capacitively coupled plasma reactor: Two dimensional simulations

A two-dimensional (2D) fluid model is presented to study the discharge of argon in a dual frequency capacitively coupled plasma (CCP) reactor. We are interested in the influence of low-frequency (LF) source parameters such as applied voltage amplitudes and low frequencies on the plasma characteristics. In this paper, the high frequency is set to 60 MHz with voltage 50 V. The simulations were carried out for low frequencies of 1, 2 and 6 MHz with LF voltage 100 V, and for LF voltages of 60, 90 and 120 V with low frequency 2 MHz. The results of 2D distributions of electric field and ion density, the ion flux impinging on the substrate and the ion energy on the powered electrode are shown. As the low frequency increases, two sources become from uncoupling to coupling. When two sources are uncoupling, the increase in LF has little impact on the plasma characteristics, but when two sources are coupling, the increase in LF decreases the uniformities of ion density and ion flux noticeably. It is also found that with the increase in LF voltage, the uniformities in the radial direction of ion density distribution and ion flux at the powered electrode decreases significantly, and the energy of ions bombarding on the powered electrode increases significantly.     

基于PHF-LSM-MT法岩石材料细观边界建模与水力裂缝扩展研究

天然非均质岩石具有复杂的细观结构和分布特征,本文结合柏林噪声建立考虑非规则边界的颗粒几何模型,实现考虑任意粒径、长短半轴、倾角和平面填充率的非规则颗粒填充.基于完全流-固耦合弹塑性理论,在已有的PHF-LSM(permeability-based hydraulic fracture level set method)模型基础上,通过引入MT (Mori-Tanaka)均匀化方法考虑积分点有效范围内细观尺度的材料分布特征,进而建立了PHF-LSM-MT非均质岩石材料细观特征建模及其水力压裂过程模拟方法.结合误差分析验证了该方法的可行性,在此基础上对非均质岩石材料进行了水力压裂过程模拟,得到了等效开裂区域.模拟结果表明:注水点水压力呈先升高后降低的趋势,起裂压力随包裹体体积分数增加而降低.     

激光烧蚀制备纳米Si晶粒的激光能量密度阈值

在10 Pa的Ar环境气氛下,采用脉冲激光烧蚀方法在玻璃或单晶Si(111)衬底上制备了纳米Si晶薄膜. 为了确定能够形成纳米Si晶粒的激光能量密度阈值,在0.40～1.05 J/cm2内实验研究了激光能量密度对纳米Si晶粒形成的影响. 扫描电子显微镜(SEM)测量证实,随着激光能量密度的减小,所形成的纳米Si晶粒数目逐渐减少. 当激光能量密度低于0.43 J/cm2时,衬底表面不再有纳米Si晶粒形成. 从激光烧蚀动力学角度出发,对实验结果进行了定性分析.