非理想等离子体电子密度理论模型研究

分别用Saha方程和SHM模型计算了冲击压缩产生的温度T为～2.0eV,密度ρ为0.01g/cm3～0.05g/cm3非理想Ar等离子体的电子密度,并对计算的结果做了比较,探讨了适用于计算非理想等离子体电子密度的理论模型.     

电子回旋共振等离子体静电探针诊断技术研究

采用Langmuir静电单探针和双探针诊断技术对微波电子回旋共振(ECR)装置产生的低温低气压氮气等离子体进行诊断.测量了等离子体密度随微波功率,轴向距离,径向距离的变化关系以及电子温度随轴向距离的变化关系.采用3种不同理论计算等离子体密度;分别采用单探针与双探针测量电子温度.结果表明,由饱和电子电流计算得到的电子密度与由受限轨道理论计算得到的电子密度相一致,约为1×1010/cm3,而由饱和离子电流计算得到的电子密度在2×1010/cm3左右;由单探针测量的轴向电子温度最高可达7 e V,而双探针的测量值最大仅为4.5 e V.越靠近离子源处,这一差异性越明显.然后引入Langmuir受限轨道理论对这些差异现象进行分析,提出电流分离的思想,将电子电流与离子电流分离,证明了受限轨道理论在ECR等离子体中的适用性.通过利用电流分离思想除去离子电流的方法得到负偏压部分的电子电流,解决了使用单探针测量电子温度时直线部分不明显的问题.     

Pt等离子体平均离化度随密度及温度变化规律研究

利用考虑L能级分裂的屏蔽氢离子模型(SHML),计算重核Pt在密度分别为0.01g/cm3、0.1g/cm3、1g/cm3,温度为200ev～2000ev时的平均离化度.分析了平均离化度随密度及温度变化的规律.     

氧等离子体平均离化度随温度、密度的变化关系

氧等离子体是星际物质的重要组分,其平均离化度是离化平衡的重要标志.对平均离化度和离子的分数分布与温度、密度间关系的研究在等离子体的温度诊断中起着重要作用.本文研究了温度在15~1 000eV内,密度在0.001~1g/cm3范围内的氧等离子体的离子分数分布和平均离化度,分析了氧等离子体平均离化度随等离子体温度、密度的变化趋势.     

惰性元素氪等离子体不透明度计算

用(l)分裂的屏蔽氢不透明度模型计算了惰性元素Kr等离子体随光子能量变化的不透明度,其中束缚-自由跃迁积分、束缚-束缚跃迁积分中的波函数采用了类氢波函数. 探讨了温度为100～600 eV, 密度为0.5～2 g/cm3范围内kr等离子体不透明度随温度和密度的变化规律,以及自由-自由、束缚-自由、束缚-束缚这三种跃迁过程对不透明度的贡献.     

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.     

氩和氪混合物不透明度研究

用SHML理论模型计算了Ar和Kr混合物的不透明度,研究了温度在100～900 eV,密度在0.5～2 g/cm3范围内Ar和Kr混合物平均不透明度随等离子体密度和温度的变化规律.结果显示,平均不透明度增高或降低的现象不仅与混合物有关,而且与等离子体的温度有关.在100～200eV的较低温度下,Ar和Kr混合后的平均不透明度比纯氪低,但在800～900eV的较高温度范围内,Ar和Kr混合后的平均不透明度却比它们为纯元素时出现了增高.不透明度的增高有利于减小杂质离子辐射对聚变反应的破坏.     

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)×1018cm-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.     

13.56 MHz/94.92 MHz双频容性耦合氩等离子体特性研究

利用高频频率(HF)为94.92 MHz,低频频率(LF)为13.56 MHz获得了氩等离子体.采用发射光谱法(OES)监测并诊断了氩等离子体的演化过程.基于费米-狄拉克模型计算了电子温度,用连续谱绝对强度法计算了电子密度.结果表明,电子温度随着低频功率的增大而升高,随着高频功率的增大而降低;电子温度随气压的升高而降低;电子密度随高频功率和低频功率的增大而增大;电子密度随气压的增大呈现出先增大后减小的趋势并且在60mTorr附近出现峰值.     

飞秒激光大气等离子体通道的平均电子密度修正

在飞秒激光等离子体通道中的电子密度分布近似为高斯分布的基础上,对文献[5]中所得到的激光等离子体通道中的平均电子密度进行了修正计算.计算结果显示:等离子体通道的平均电子密度约为5.48×1018cm-3,高于文献[5]中的计算结果约一倍.随后从实验所测得的等离子体通道中的电阻率η=0.76 Ωcm出发,验证估算出的平均电子密度约为5.20×1018cm-3.从而证明了飞秒脉冲激光生成等离子体通道中的电子密度分布近似为高斯分布.     

电子和质子辐照Tc氧化物高温超导体的不同特性

用２００ＫｅＶ质子，４００ＫｅＶ和８ＭｅＶ电子分别辐照ＹＢａＣｕＯ高Ｔｃ超导材料，其影响是不同的．质子注入使零电阻温度从８６．７Ｋ提高到８９．８Ｋ，而剂量为２．２５×１０１４电子／ｃｍ２的８ＭｅＶ的电子辐照却使超导体的零电阴温度下降３Ｋ左右．当电子辐照剂量为１．３５×１０１５ｅ／ｃｍ２时，超导体变成绝缘体．用高分解电镜对４００ｋｅＶ的电子辐照分况进行实地在线研究，发现当剂量到１．０×１０２６ｅ－／ｃｍ２时，氧化物超导体中的品相出现非品化，而其原来为非品区域处处出现有序化．     

闪电放电等离子体地域性特征分析

依据闪电回击过程的光谱,结合等离子体理论,计算得到放电通道的温度、电子密度和组分粒子数密度等参数,并对4个地区闪电放电等离子体的特性参数及其光谱特征进行了对比分析.结果表明,沿海地区放电通道的温度一般高于高原地区;通道中一次电离离子占主要地位,且NⅡ离子数密度最高;不同地区的闪电放电通道中,NⅡ、OⅡ离子的数密度占同种元素总粒子数密度的百分比变化不大,高原地区回击通道内NⅠ、OⅠ粒子所占浓度百分比略高于沿海地区;对于温度相同或相近的回击通道,沿海地区通道内的电子密度、粒子数密度、平均压强通常高于西部高原地区.     

混合物平均不透明度随温度及混合比例变化研究

Au混合物是惯性约束聚变的间接驱动方法(ICF)中的密闭腔材料Au的理想替代物.利用考虑能级分裂的屏蔽氢离子模型(SHML),计算不同混合比例的Au-Gd和Au-Sm在温度分别为150,200,250,300和400eV,密度分别为0.1和1.0g/cm3时的Rosseland平均不透明度.在高温且密度较大时该计算值与DCA/UTA模型计算结果较为一致.     

秒级隔板延期装置输入输出特性的实验及数值模拟

为了将热传导技术应用到秒级延期药中控制延期时间,采用以钨系延期药作为能量输入药剂的金属隔板装置对延期时间的影响因素作了实验研究,并采用ANSYS软件进行了数值模拟验证.结果表明,在热传导过程中,第二点火药的发火是从延期装置隔板输出端的中心点开始;第二点火药的5s爆发点为189.33℃,燃点较低,利于隔板点火;装药密度越大,延期时间精度越高,当装药密度为4.0g/cm3时,相比装药密度为3.2g/cm3,其相对误差由11.2%下降到1.6%;利用Origin的数值拟合得到延期时间与隔板厚度呈二次函数关系.     

钨在等离子体破裂时的表面损伤

在托卡马克类型的聚变装置中,面向等离子体材料在等离子体破裂过程中要承受剧烈的热负荷,这会使得面向等离子体材料表面受到严重的损伤。实验中将纯钨样品放入HT-7托卡马克的刮削层中,以研究等离子体与纯钨表面的作用。实验后发现样品表面产生了等离子体冲击痕和熔化斑痕。     

Ar离子溅射诱导硅纳米圆锥阵列的场发射性能

利用碳薄膜作为模板,采用能量1.2 keV的Ar离子束室温溅射的方法制备了大面积高密度的硅纳米圆锥.硅纳米圆锥的密度约为(1-2)×109/cm2.场发射性能测量结果表明硅纳米圆锥阵列的场发射性能和碳纳米纤维的场发射性能相当,比已经报道的硅纳米圆锥的场发射性能更好.