高频无极环形放电离子源理论的研究——(1)场分布和等离子体特征参数

高频无极环形气体放电空间的电磁场分布是研究高频无极环形气体放电离子源—系列物理、技术问题的最基本的前提.本文给出了电磁场分布表达式和等离子体特征参数,并进一步给出了有关量的计算公式.     

介质阻挡放电击穿场强影响因素的研究

为降低气体的击穿场强,分析了影响气体放电时起始击穿场强的因素.试验研究了不同气体、气压、电源频率及气体流速对介质阻挡放电的击穿电压的影响.试验结果表明:气压越低气体的击穿场强越低,电源频率对击穿场强影响不大,流速对击穿场强的影响程度跟气体种类有关.气体种类、气压、频率和气体流速等因素综合影响了放电特性.     

裸露金属电极大气压射频辉光放电研究进展

射频大气压辉光放电等离子体在等离子体辅助刻蚀、薄膜沉积、消毒灭菌、空气净化、战地生化清洗等领域有着非常广阔的应用前景.目前,采用具有裸露金属电极结构的等离子体发生器实现大气压条件下氦气、氧气以及空气等廉价气体的稳定射频辉光放电是一项具有挑战性的研究工作.本文以采用诱导气体放电法和局部电场强化法产生纯氮、纯氧及空气的大气压射频辉光放电等离子体以及大气环境下气体流动对等离子体放电特性的影响为重点.综述了裸露金属电极结构的大气压射频辉光放电等离子体电特性实验研究的最新进展.     

SiH_4射频辉光放电等离子体特性的光发射研究

采用ＯＭＡ－４０００测量了ＳｉＨ_４射频辉光放电等离子体的光发射谱，研究了其谱线强度随放电射频功率和反应气体流量间的变化关系。结果表明：在放电射频功率增加和反应气体流量升高的过程中。其等离子体状态分别发生了性质不同的转变，这种转变联系到射频功率耗散机制的变化。当反应气体流量增加时，电子获得能量的机制由阴极暗区加速转变为等离子体内电场的加热效应；而在放电功率升高的过程中，离子轰击阴极产生的二次电子发射效应导致了光发射谱强度急剧增强的转变。     

多级放大器高频响应的研究

应用已导出之幅频响应通式，并考虑各级偏置电阻的影响，分析得出一个描述多级共射放大器的高频响应表达式（含幅频及相频），该表达式有较精确结果，并相对直观明了。     

一种新型的大气压介质阻挡均匀辉光放电织物材料处理装置

本文自行研制了射频常压介质阻挡辉光放电装置,并使用氩气作为放电气体,成功实现在常压稳定均匀等离子体放电。     

介质阻挡放电击穿过程的研究

用磁流体力学方法分析介质阻挡放电的击穿过程，在仔细分析介质阻挡放电中微放电的性质和介质对放电的影响的基础上，建立了一个理论模型来模拟各种参量对放电的影响，并导出了一组方程以描述微放电中等离子体的电子浓度，电场强度，电流密度等微观参量的演化过程。导出了电子浓度，电场强度，电流密度与工作气体的性质及器件结构的关系，并与已有的实验结果进行了比较。     

扩程电阻的误差分析

本文利用误差理论导出了扩程电阻的误差表达式，并对扩程电阻的误差与各物理量的关系进行了分析，寻找出了规律。对误差的来源以及大小从理论上得到了明确的解释。     

内爆荷载作用下结构等效静载计算方法

爆炸发生在结构内部时，结构受到双重荷载作用：瞬时的冲击波荷载和长时间的准静态气体压力。针对内部荷载特点，采用等效单自由度法推导出了用于计算等效静载的动效系数解析式，并根据冲击波脉冲作用时间远远小于结构自振周期的情况，给出了简化表达式。参照此简化表达式，并根据计算的精确值，获得子具有明确的物理意义，可以代替原复杂解析式的精确简化表达式，为结构抗内爆炸设计提供方便。     

射频光等离子体中的参量分布研究

根据双流方程提出了描述平板电极，低压射频辉光等离子体中带电粒子输运过程的自洽数值模型。并进行了数值求解，求得了各等离子体参量的时空分布以及一些参量的时间平均值的空间分布。由这些分布可得出射频气体放电的物理图像。     

微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析

电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用。为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动。结果表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.087 5 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.087 5 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动。这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考。     

磁增强正负电晕放电比较

磁增强电晕放电是指将小块永磁铁置于放电极附近形成一个局部磁场,从而使自由电子发生拉莫运动,在电晕区中自由电子通过拉莫运动提高空气分子的电离,使电晕放电电流增加。磁增强放电技术是一种新的有效的放电技术,具有广泛的应用前景。本文对磁增强正电晕和磁增强负电晕的独特性质进行了对比和分析。通过试验发现:在磁场磁通量密度一定的情况下,由于电场强度的增加所引起的放电电流的增加存在一个增长的最大值,即得出了电场和磁场的最佳搭配问题。     

用于大气环境中的氮等离子体枪放电特性及束流强度

为将等离子体用于材料表面局部处理的研究,对自行设计的一种用于大气环境中的辉光放电氮等离子体枪的放电特性和束流强度进行了实验测量和理论分析,得出了放电伏安特性曲线和气流量对枪炬工作电压电流的影响,分析了其原因,并给出了拟合解析方程式,发现工作电压和工作电流分别与气流量成e 指数增长和e 指数衰减关系;同时得出了该等离子体枪束流先膨胀后收缩特征分布,在束流喷出5mm处达到最大作用面积,找到了得到最佳强度气流量值0 2m3/h,给出了有关的机理分析,进而得出制备样品的最佳条件·     

一种同轴腔微波等离子体反应器的设计及电磁场计算

设计了一种同轴腔微波等离子体反应器，推导了谐振腔内电磁场分布表达式，对谐振腔中的电磁分布进行了数值计算，得到与理论推导结果相对应的场强分布图。同时采用HFSS软件对本文设计的同轴谐振腔等离子体反应器进行电磁场的模拟仿真，优化出谐振腔的最优尺寸和场强分布图。软件模拟与理论推导结果吻合，说明了本方案设计的可靠性。本文设计的谐振腔固有品质因数可达17800，峰值场强高达9.29×10³V/(m·W)，且分布均匀，微波能量集中，有利于反应气体产生放电。     

气体泄漏对全封闭组合电器局部放电影响的仿真分析

气体泄漏对气体绝缘全封闭组合电器(gas insulated substation,GIS)局部放电的影响有待研究,但缺少相关研究手段。为此,首先提出等效相对介电常数的概念,推导等效相对介电常数与气室压强、温度、分子数等的关系,从极化原理上分析其表征气体泄露程度的可行性;然后利用XFdtd三维电磁场仿真软件建立同轴波导结构自由金属微粒缺陷下的局部放电(partial discharge,PD)模型,仿真分析发生气体泄露后的局部放电情况;通过对特高频(ultra high frequency,UHF)电磁波时域信号与放电频谱的分析,探究气体泄漏的影响。仿真结果表明,基于等效相对介电常数气体泄漏对GIS局部放电影响的分析得以实现,同时揭示了脉冲宽度、主频、信号幅值等特征量的变化规律。     

等离子体改性PDMS表面的电源工况分析

配电网线路因低温恶劣环境存在覆冰问题,对供电系统可靠性产生重大危害,使用疏水薄膜或涂层能有效预防覆冰。高效低成本制备适配线路的疏水涂层是一个实用课题。利用He(Ar)/CH4/C4F8混合气体,等离子体改性聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备疏水表面,该表面可包裹线路外层提供疏水性能。研究放电电压等级、放电极间距、放电时间和放电频率对等离子体改性制备疏水表面的影响。利用COMSOL软件分析PDMS微通道电场强度分布,探究等离子体分布情况。基于仿真结果,设计实物实验,通过测量PDMS改性表面接触角、粗糙度和表面形貌成分,以及拍摄气体放电图像,验证与分析了各因素作用机理。最后,选择合适工况成功制备符合预期的PDMS疏水表面,并测试其具有良好稳定性。     

电感耦合高频放电等离子体特性测试

利用Ｌａｎｇｍｕｉｒ双探针测试方法对高频放电等离子体的参数（ｎｐ,Ｔｅ）进行了详尽测试,得出了等离子体参数随放电空间位置、气体种类、放电功率、气体压强、磁约束等条件变化的规律,并对测试结果做了理论分析。     

湿式电迁移烟气脱硫技术研究

介绍了湿式电迁移烟气脱硫试验,利用SO2在放电条件下能俘获电子形成负离子,并在电场作用下发生迁移的特性,将电晕放电和湿式水膜结合起来进行烟气脱硫．通过模拟试验,研究了模拟烟气参数、反应器结构及放电特性等因素对SO2电迁移和脱硫效率的影响．试验结果表明：SO2在放电电场中具有电迁移的能力,系统脱硫效率随电压升高、放电区长度和输入功率增加而增加,脱硫效率可以达到90％以上．     

氢等离子体特性及其对钨的辐照行为研究

本文依托四川大学直线等离子体装置(SCU-PSI)产生高通量氢等离子体,采用朗缪尔探针对氢等离子体特性进行诊断,研究了氢等离子体特性随放电电流、气体流量等输入条件的演变规律;并利用调控产生的氢等离子体对纯钨进行了相应的辐照研究. 实验结果显示, 在磁场0.1~0.2 T、气流量1 000~2 200 sccm和电流180~228 A范围内,氢等离子体通量密度、热负荷密度及电子密度、温度等参数与磁场和电流呈正相关关系,而与气体流量呈负相关关系. 在该范围内,最高等离子体密度达到2.6×1019 m-3,等离子体通量达到8.8×1022 m-2?s-1,热负荷达到6.5×104 W/m2. 利用调控产生的等离子体对纯钨样品进行初步辐照实验,结果显示随着入射等离子体特性的不同,样品表面出现不同程度的尺寸和密度不均匀颗粒状辐照损伤结构,并且颗粒尺寸随氢等离子体离子通量的增加而增大. 本文结果显示SCU-PSI可以产生理想的氢等离子体环境,因此可以作为未来聚变领域,研究氢等离子体和托卡马克装置面向等离子体材料钨以及相应结构材料相互作用的有效实验装置.     

高频气体放电等离子体处理对铁电体材料改性的影响

研究了高频气体放电等离子休对铁电体电滞特性的改性作用,并对其改性机现作了理论分析。研究表明：铁电体PZST经高频气体放电等离子体处理后,其电滞特性有明显改变,其中,矫顽电场强度Ee减小;自发极化强度Ps不变,其物理意义是铁电体电畴反转所需的能量降低;非线性增强。本文为铁电体电滞特性及其电光和光学非线性效应等的改变提供了一种新的物理实验方法。