大功率动态辉光放电特性

自从德国电气工程师B.Beghaus利用辉光放电发明了辉光离子氮化法以后,由于它比其它的氮化方法具有更大的沈越性,引起了世界各国的重视,并且都引进技术和研究离子氮化法。离子氮化是一种新工艺,近年来发展非常迅速。它的应用范围也不断扩大。本文主要从物理学的观点出发,经过试验,找出大功率动态辉光放电的特性曲线。由于动态辉光放电正适合于离子氮化,所以从理论上和实践上为离子氮化探求到可靠满意的辉光放电的工作点,以期达到对钢铁材料氮化所需要的要求。因此,大功率动态辉光放电特性,将成为阴极放电应用的技术基础。     

双层辉光离子渗金属技术

双层辉光离子渗金属技术是在离子氮化基础上发展的表面冶金技术。它是利用双层辉光放电特性使普通金属材料表面形成具有特殊物理化学性能的合金层的新方法。已取得美国等多国发明专利权。本文重点介绍双层辉光离子渗金属技术的基本原理、形成和发展以及该技术在工业的应用和前景。     

大气压介质阻挡辉光放电研究综述

大气压介质阻挡辉光放电由于不需要真空装置并且所产生等离子体均匀性好、电子温度与电子密度适中，在工业领域具有重要的应用前景，逐步成为低温等离子体的研究热点.文中综述了利用介质阻挡放电装置实现大气压辉光放电的研究进展，主要包括实验装置、检测手段、产生条件、产生机理和参数诊断等，最后对大气压辉光放电的未来研究进行了展望.     

速度调制光谱用于辉光放电离子浓度的诊断

采用速度调制分子离子激光光谱技术,通过研究光谱信号的线宽及强度对实验参量的依赖关系,可以诊断辉光放电等离子体中的温度和电场等参量,进而可获得辉光放电中的离子浓度．作者从理论和实验两方面研究了辉光放电中的离子浓度,两者吻合得非常好,表明速度调制分子离子光谱技术可以很好地实现对等离子体浓度不介入诊断．     

脉冲叠加直流激励辉光放电特性

辉光放电产生的低温等离子体具有广泛的应用前景,日益成为研究热点。本文提出了一种采用脉冲叠加直流的方式来激励辉光放电的实验装置。选取氩气作为反应气体,本实验在低气压下进行,利用参数可调的高频脉冲电源和直流电源进行激励。研究了不同激励方式下击穿电压和电流的变化规律。实验发现：直流辉光放电击穿电压最低,约为380 V,但是在放电过程中放电管发热比较严重;脉冲辉光放电所需击穿电压为450～600 V,但其存在反复击穿;而脉冲叠加直流激励辉光放电则降低了脉冲击穿电压,最低约为400 V,且改善了放电管发热严重的问题。     

热阴极辉光放电中的影响因素分析

热阴极辉光放电工作在大电流状态,具有向弧光放电转化的趋势.事实上,由辉光放电向弧光放电的转化,是人们获得弧光放电的常用方法之一.然而这个辉-弧转化趋势对辉光放电的稳定工作是不利的.为了抑制阴极上的拉弧现象,除了对阴极的材料和工作温度进行研究外,还需对阴极的其它一些因素进行分析研究.实验表明,这些因素对于辉光放电的稳定起着同样重要的作用.     

钢的离子渗铬层组织及表面应力研究

本文采用离子氮化炉对Ａ３、４５、Ｔ１０、Ｔ１２钢进行离子渗铬。研究了渗铬层的组织及结构，阐明了渗层组织的形成机理。对Ｔ１０钢渗层组织进行了有无辉光放电作用的对比。测定了离子渗铬及无辉光放电作用的低压气体渗铬后钢件表面应力状态。     

大气压氦气介质阻挡放电模式转换的研究

通过电压-电流波形和发光图片研究了大气压氦气介质阻挡放电中的模式转换现象．实验结果表明了通过改变外加电压的大小，可以引起放电模式的变化．随着电压的逐渐升高，放电依次经历汤生放电、局域辉光放电和辉光放电．局域辉光作为从汤生放电向辉光放电的一个过渡阶段。     

双层辉光离子Ni-Cr-Mo-Nb多元共渗

采用双层辉光离子渗金属技术在纯铁表面进行Ni-Cr-Mo-Nb多元共渗．结果表明：双层辉光离子Ni-Cr-Mo-Nb多元共渗可以在工业纯铁表面形成合金元素成分呈梯度分布镍基表面合金层．对双层辉光离子Ni-Cr-Mo-Nb多元共渗存在成分离析现象从合金元素的扩散原理探讨了其产生的机制．     

En40B钢加纯稀土镧、铈、钕离子氮化

将纯稀土金属块镧、铈、钕分别放入离子氮化炉中作为溅射源,对氮化钢En40B钢进行离子氮化,发现纯稀土元素影响了炉内的辉光放电特性。用相关仪器和设备对氮化表层的化学元素分布,组织形貌和显微硬度进行了观察和测定,结果表明：纯稀土元素直接影响氮的扩散,导致各元素沿氮化导分布、氮化层组织结构和硬度分布的变化,从而影响了氮化效果,不同稀土元素影响效果有所不同。     

大气压直流辉光放电装置的实验与分析

为了能减小放电装置的体积,以应用于便携式仪器,设计了线-筒型大气压直流辉光放电装置,放电间隙仅1.92 mm.它主要由内线电极、外筒电极组成,线电极直径为0.16 mm,筒电极直径为4 mm.观察并说明了从电晕放电向辉光放电过渡的过程.通过放电波形和图像验证了其处于辉光放电状态.推导了利用氮气第二正带系计算振动温度和转动温度的算法,并利用光谱仪(Acton Spectrapr0 2500i)采集所产生的等离子体的发射光谱,计算得到该等离子体的振动温度在2 360 K左右,转动温度在830 K左右.将该装置作为离子源应用于敞开式质谱中,实验结果表明,该直流大气压辉光放电形成的等离子体可以很好地离子化甲酸、乙酸、苯酚等物质.     

弱磁场中辉光放电等离子体参数诊断

利用静电探针对弱磁场中直流辉光放电等离子体参数进行了诊断,测量了等离子体的密度和温度．结果表明,离子密度随放电电流的增加而增加,随气压的升高而升高;电子温度随放电电流的增加而增加,随气压的升高而降低;在磁场中,离子密度随磁场的增强而增大,电子温度随磁场的增加而减小．实验结果与理论计算结果基本趋势相一致．     

正丙醇溶液直流辉光放电等离子体电解产物分析

 以正丙醇溶液为原料进行辉光放电等离子体电解的实验研究。利用GC-MS联用仪,GC及光发射光谱等检测手段对辉光放电电解的气液相产物进行分析。实验结果表明：电解的主要产物有氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、水、二氧化碳、甲醛、苯及甲苯等。各种气体产物和产量受放电电压、放电电流等因素影响明显。在等离子体层中正丙醇分解过程和其他类型的等离子体分解过程类似。蒸汽鞘层中的加速电子是引发辉光放电过程非法拉第定律现象的决定因素。阴极辉光放电过程中等离子体-溶液界面上的主要活性物种是中性粒子和电子。正丙醇阴极辉光放电过程中等离子体-溶液界面上产生的主要活性物种有C3H3,CO+,CH,CH2O,H,H2O+,CH2和H2O。利用键能理论对正丙醇溶液放电后主要产物的生成路径进行了分析。     

辉光放电钎焊的材料适应性研究

为研究辉光放电钎焊对材料的适应性,对几种常用的黑色金属和有色金属进行了辉光钎焊。实验证明：采用合适的钎焊工艺,选择合适的钎料可以获得高质量的钎焊接头,利用辉光放电可实现钎焊的快速加热及工件的阴极净化。     

矩形玻璃放电管RF放电的研究

根据Ｈａｌ的放电模型讨论了ＲＦ高频放电辉光特性,对２ｍｍ×２．２５ｍｍ×７１ｍｍ矩形玻璃放电管ＲＦ放电中最佳匹配网络进行了实验研究,观察到放电辉光图纹,可作为ＲＦ激励波导激光器设计的依据。     

微秒级脉冲辉光放电中离子产生过程的飞行时间质谱研究

用自制飞行时间质谱仪研究了微秒级脉冲辉光放电中样品离子与基底气体离子的形成过程．气体离子和样品离子的的产生存在着时间上的差异,气体主要通过与电子的碰撞而离子化,形成于脉冲放电期间;而样品原子必须先被溅射出来,再主要通过与能量较高的粒子（氩的亚稳态原子）的碰撞而被离子化,形成于脉冲放电终止以后．文中提出了微秒级脉冲辉光放电中离子的扩散及传输模型,并对结果进行了分析和讨论．     

钢的辉光离子渗铝研究

本文用辉光离子氮化炉进行离子渗铝工艺探讨。研究了工业纯铁、20钢、45钢辉光离子渗铝层生长规律,测定了渗层铝浓度分布和显微硬度分布。结果得出了完全可以利用辉光离子氮化炉进行离子渗铝,实现一炉多作用离子轰击大大加速渗铝过程的重要结论。     

中频域大气压介质阻挡放电中放电模式及其演化的数值模拟研究

最近的实验研究表明,在300 kHz–3 MHz的中频域,大气压氦气介质阻挡放电存在两种放电模式,即Ω模式和混合模式.为了深入研究中频域的放电模式与低频域(25–100 kHz)辉光放电模式及高频域(5–15 MHz)α模式之间的关系,本文借助于一维流体模型,数值模拟了中频域放电的这两种放电模式,并与实验结果进行了比较.数值研究表明,在中频域Ω模式下,传导电流及功率相对较小,带电粒子主要产生在放电间隙的中部,密度较低,电子加热方式主要为放电区域中部的欧姆加热.而中频域的混合模式,既体现了低频域的辉光放电模式的特点,比如阴极附近有很高的离子密度,电子产生及欧姆加热的区域均在鞘层内部,同时也体现了高频域的α模式的特点,比如在放电间隙中部有密度很高的等离子体区,这些计算结果均与实验观测定性一致.同时,进一步在固定电压的条件下研究了放电模式随频率的变化,指出中频域的混合模式实际是低频域的辉光放电模式与高频域的α模式之间的过渡阶段,本研究将有助于深化人们对大气压气体放电中放电模式之间转化的认识.     

双层辉光离子Ni—Cr—Mo—Nb多元共参

采用双层辉光离子渗金属技术在纯铁表面进行Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｎｂ多元共渗，结果表明，双层辉光了子Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｎｂ多元共渗可以在工业纯铁表面形成合金元素成分呈梯度分布镍基表面合金层，对双层辉光离子Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｎｂ多元共渗存在的成分离析现象从合金元素的扩散原理探讨了其产生的机制。     

基于双层辉光离子渗金属的离子轰击金属靶材的计算机模拟

轰击离子的产生、输运以及离子对靶材的溅射过程是实现双层辉光等离子渗金属的重要一环。基于辉光放电的理论以及COMSOL Multiphysics软件对典型的双层辉光等离子渗金属装置进行了建模，分析了轰击离子的能量范围，结合经典散射理论和蒙特卡罗方法，使用SRIM软件详细地模拟了Ar⁺对金属靶材的溅射过程。结果表明：溅射原子的位置集中在金属靶材入射位置的附近，形成环状的溅射坑。溅射原子的能量集中在20 eV内，随着入射离子能量的增加，会出现一些高能量、大角度的溅射原子。溅射产额随着靶材原子d壳层电子填满程度的增加而增大，溅射产额主要来自低能反冲原子。溅射产额越大意味着低能反冲原子越多，能量传递越分散，溅射原子能量越低。