MCNP模拟卫星深层充电特征

针对卫星介质深层充电诱发地球同步轨道卫星运行故障, 提出一种Monte Carlo方法模拟介质深层充电过程.  将航天器介质平板充电过程简化为电子穿过屏蔽层进入介质环氧树脂.  通过MCNP软件, 模拟不同屏蔽层铝的厚度及不同能量电子对卫星介质内最大电场的影响.     

电子辐照下接地方式及工作电压对聚醚酰亚胺内带电特性的影响

为了探究高能电子辐照下接地方式及高工作电压与沉积电荷共同作用对介质内部充电性能的影响,提出了一种三维介质内带电评估方法。首先采用Geant4软件模拟高能电子与介质的作用过程得到对应的电荷沉积速率及剂量率,再通过有限元方法求解三维电荷输运方程得出介质内的电场分布,最后以聚醚酰亚胺为研究对象,计算了不同接地方式、工作电压下介质内电场分布。结果表明:电子辐照下,接地方式主要影响接地面积及沉积电荷到接地侧的最大传输距离;增大接地面积、减小电荷传输距离能有效降低介质内电场强度。工作电压对介质内电场的影响取决于施压方式及电压,当工作电压从100V增大到5 000V,样品正面悬浮、底面加压(S-VS)或正面加压、底面悬浮(VS-S)时,介质内电场强度最大值相差不大且均不随工作电压变化,稳定在3.04×107 V/m;样品正面接地、底面加压(G-VS)时,内电场强度最大值从2.1×107 V/m减小至1.78×107 V/m,而正面加压、底面接地(VS-G)时,最大电场则从2.11×107 V/m增大到2.50×107 V/m。综上,高工作电压下可以增大聚醚酰亚胺样品的接地面积并采用正面接地、底面加压的施压方式来降低其内部放电风险。     

关于电缆屏蔽层接地问题的探讨

本文分析了屏蔽电缆受电抗器磁场干扰的情况,介绍了屏蔽电缆的技术特性及其在应用中屏蔽层的接地方式,通过对屏蔽电缆屏蔽层的各种不同的接地方式的分析,选择合适的接地方式,以达到最佳的应用效果.     

掺镍纤维的水泥基复合材料的电磁屏蔽性能

电磁波技术的广泛应用导致电磁干扰与污染日益严重,采取电磁屏蔽措施能够有效地防范这些危害。实验采用不同的方法分散镍纤维屏蔽介质,然后掺入到水泥材料中制得水泥基复合屏蔽材料,研究了屏蔽介质的分散方式、掺量、试样厚度对屏蔽性能的影响;利用四探针测试仪、电子探针等手段表征了复合材料的电导率和屏蔽介质的分散均匀性。结果表明,镍纤维屏蔽介质的分散方式对屏蔽性能有较大的影响,其在水泥基材料中有一个最佳掺量值;当采用超声波分散的掺量φ镍纤维为5%、试样厚度为6 mm时,水泥基复合材料的电导率为2. 41×10~(-3)S/cm,在100 k Hz～1. 5 GHz频率范围内的平均屏蔽效能值约40 d B,其最小屏蔽效能值为36. 23 d B,最大达45. 74 dB。     

单介质层对微球透镜成像特性的影响

利用嵌有钛酸钡(BTG)微球的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜突破衍射极限是目前实现超分辨成像的一种常规方法.本文提出在微球透镜与样品表面增加一种介质层,并研究了不同厚度的SU-8单层介质层对成像性质影响.实验发现:随着SU-8介质层厚度从0增大到270 nm,成像视场大小从10.8μm增加到了13.2μm.其中SU-8厚度在160 nm左右时候,视场大小与对比度最优.此外,对于厚度为160 nm的不同材料介质层,发现SU-8介质层最能提高视场大小,而二氧化钛(Ti O2)介质层削弱了视场大小.我们认为耦合进介质层的光信息含量决定了成像质量,并通过光波干涉相消对这一现象进行了解释.这一实验研究有利于增进人们对微透镜成像原理的认识.     

电气化铁路信号电缆接地对其屏蔽性能的影响

本文分析了信号电缆的屏蔽系数计算公式,建立了电气化铁路电力牵引供电系统对信号电缆干扰产生纵向感应电动势的计算模型,通过ATP-EMTP仿真计算分析了信号电缆接地方式等对其屏蔽性能的影响。分析研究表明:仿真计算结果与屏蔽系数公式计算结果相一致,电缆屏蔽层的接地方式、接地电阻大小对信号电缆缆芯感应电压有重要影响;降低屏蔽层的接地电阻、增加屏蔽层的接地点,可以有效降低信号电缆缆芯的感应电压。     

蒙特卡罗方法在中子测井屏蔽中的应用

利用蒙卡罗方法模拟研究了在套管中子测井条件下，铜、银、含硼聚乙烯（含10％B4C聚乙烯）、钨、镉、铝不同厚度对中子的屏蔽效果．以及中子源到屏蔽层距离对屏蔽效果的影响。结果表明：用不同屏蔽材料对中子进行屏蔽，得到的中子能量分布相差很大。相同厚度下，银做屏蔽材料时．总中子和小于0．1MeV能量范围内的中予计数最小，钨在14MeV～0．1MeV中子能量区的计数最小.     

器件结构对聚合物太阳能电池内部光电强分布的影响

针对以电子给体聚(3-己基噻吩)(P3HT)和电子受体6,6-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)共混薄膜为活性层的本体异质结聚合物太阳能电池,根据光学干涉效应和转移矩阵方法建立了非相干光吸收理论模型,研究了电极修饰层、活性层和阴极的厚度对电池内部光电场分布和活性层内部光电场强度的影响.结果表明:各功能层厚度对电池内部光电场分布和活性层光电场强度具有不同程度的影响,其中活性层和电极修饰层厚度的影响较大,而阴极厚度的影响较小;引入合适厚度的电极修饰层有利于增加活性层内部的光电场强度,提高太阳能电池的能量转换效率,改善器件的光伏性能.     

混合介质低频介电增强效应的等效电容模型

针对油气开采时岩石等混合介质在低频段出现的介电增强现象影响测井数据准确性的问题,提出一种混合介质低频介电增强效应的等效电容(CMEC)模型。首先根据储油层岩石电参数特性建立层状含膜介质模型,并将其等效为集总电路形式进行介电谱分析;同时给出3层含膜介质的电势分布,由此分析膜层电导率及膜层厚度对介电增强特性的影响。分析结果表明:等效介电常数在低频段的增强是电容模型有效厚度在低频段减小引起的,而其增强幅度和薄膜参数之间存在着定量关系;由于CMEC模型计算含膜介质介电谱时引入的模型参数相对较少,运算量约为有限差分算法等数值模拟方法的10%。该模型可为油田地质结构的低频介电测量提供准确依据。     

异步对称双栅InGaZnO薄膜晶体管表面电势的解析模型

针对异步对称双栅结构的氧化铟镓锌(InGaZnO)薄膜晶体管(thin film transistors,TFTs),求解泊松方程,并根据载流子在亚阈区、导通区的不同分布特点,在亚阈区引入等效平带电压的概念,在导通区运用Lambert W函数近似,建立异步对称双栅InGaZnO TFT表面电势解析模型。该模型的拟合参数只有2个,能够较好地反映介电层厚度、沟道电压等参数对电势的影响。基于所建模型及TCAD分析,研究InGaZnO层厚度、栅介质层厚度以及缺陷态密度等物理量对独立栅控双栅晶体管表面电势的影响。研究结果表明:在亚阈区,表面电势随着底栅电压增大呈近似线性增大,且在顶栅电压调制作用下平移;在导通区,表面电势随着底栅电压的增加逐步饱和,且电势值与顶栅调制电压作用相关度小。表面电势的解析模型与TCAD数值计算结果对比,具有较高的吻合度;在不同缺陷态密度分布情况下,电势模型的计算值与TCAD分析值相对误差均小于10%。本研究成果有利于了解双栅InGaZnO TFT的导通机制,可用于InGaZnO TFT的器件建模及相关集成电路设计。     

BCB介质层同轴TSV的热力学仿真分析

穿透硅通孔（through silicon via,TSV）的热机械可靠性问题已经成为制约TSV市场化应用的重要因素.本文对BCB介质层同轴TSV的热力学特性进行了研究分析,同时对其几何参数（SiO₂绝缘层厚度、屏蔽环厚度、TSV间距、中心信号线半径）进行了变参分析,为降低热应力提供指导意见.结果表明,在阻抗匹配的前提下,通过增加SiO₂绝缘层厚度、减小屏蔽环厚度能够有效降低同轴TSV的诱导热应力;相比之下中心信号线半径和TSV间距的变化对其影响可忽略不计.      

非均匀土壤中变电站接地网优化设计

为了均匀地表面的电位分布 ,进一步降低接触电压和跨步电压 ,更好地保障人身和设备的安全 ,论文提出了接地系统优化设计方法。论文采用数值计算的方法分析了双层土壤结构时土壤反射系数、上层土壤厚度及地网面积大小等因素对地网最优布置的影响规律。分析表明 ,确定最优压缩比应以接触电压达到最小值为目标函数。最优压缩比随反射系数的增大而减小 ,下层土壤电阻率小于上层土壤电阻率时的最优布置的水平导体 ,比下层土壤电阻率大于上层土壤电阻率时的最优布置的水平导体分布得更加均匀。分析得到了双层土壤结构时 ,使地网优化布置的最优压缩比的计算公式 ,便于工程设计人员采用 ,提高接地系统的安全性     

冰冻季节对发变电站接地系统安全性能的影响

采用数值计算方法分析了冰冻季节形成的地表高阻层对地网安全性能的影响。接地系统的接地电阻、接触电压及跨步电压随高阻层的厚度或电阻率的增加而增加。当高阻层的厚度小于地网埋深时 ,基本上对地网的安全性能无影响 ;而当高阻层厚度超过地网的埋深时 ,接地电阻、接触电压和跨步电压大幅度增加 ,导致地网安全性能下降。因此应合理地估计变电站所在地的高阻层厚度 ,将地网埋在高阻层之下 ,确保地网的安全性能基本上不受季节影响。分析结果将为电力部门提供设计依据 ,提高电力系统运行的可靠性。     

含左手材料四层平板波导的模式特性

【目的】研究一个中间两层为左手材料,覆盖层和衬底层为右手材料的四层平板波导(RHM-LHM-LHMRHM)系统。【方法】用数值计算波导的色散曲线,画出不同模式的电场分布图。【结果】该波导存在TE0模和TM0模,高阶模式的TE模和TM模会出现双模现象,在特定的波导层厚度下,TEm模和TMm模的有效折射率相同。缓冲层的厚度和介电常数越大,TM模的双模现象越显著。模系数m为奇数或偶数的电场分布图相似,但波导层厚度越大,其电场振荡越强,而缓冲层的电场振荡基本不变。【结论】通过控制左手材料的介质参数可以灵活改变波导的模式特性。     

雨季对发变电站接地系统安全性能的影响

采用数值计算方法分析了雨季对地网安全性能的影响。地网接地电阻随地表低阻层的厚度的增加而减小。当受影响的地表层的厚度从小于地网埋深变化到大于地网的埋深时 ,接地电阻的减小有一个跃变 ,接触电压将急剧减小 ,低于正常情况时的对应值。地表低阻层的厚度小于地网埋深时 ,将导致接触电压高于正常情况时的对应值 ,低阻层的电阻率越小 ,影响的程度也越大。低阻层将导致地表跨步电压小于正常情况时地网的跨步电压 ,有利于人身安全。但雨季形成的地表低阻层有可能导致接触电压的增加 ,必须综合考虑雨季对地网安全性能的影响。分析结果将为电力部门提供参考。     

组合屏蔽层对电力变压器杂散损耗的影响

大容量单相电力变压器的箱体杂散损耗影响变压器效率和可靠性。通常采用箱体内壁敷设铁磁层的方法降低损耗,但铁磁叠片边界会使箱体局部磁场增强并产生局部过热。为此提出利用铁磁和非磁性导电层的不同组合屏蔽方法,并通过有限元仿真分析箱体和屏蔽层损耗,分析结果表明在优化屏蔽层厚度条件下纯导电层表面敷设一层铁磁材料,能有效降低总杂散损耗。     

中红外波段三明治结构的负折射效应

利用AnsoftHFSS有限元软件对响应在中红外波段周期结构的三明治薄膜超材料进行了s参数仿真,并对其负折射效应进行了优化研究。研究发现薄膜结构的负折射性质随着介质层厚度的变化而变化。通过对不同介质层厚度、孔及其反结构的金属一介质一金属薄膜的仿真,发现周期孔阵结构薄膜负折射效应的品质因数和带宽大致随介质层厚度的增加而增大,当介质层厚度达到1μm时,正方品格和中心对称晶格的孔阵结构薄膜FOM值可分别达到0．542和0．544THz,负折射率带宽则可分别达到6．65、4．75THz。周期长条结构薄膜虽然没有这种规律,但当中心对称晶格长条结构的介质层厚度为0．5／am时,材料出现双负性质,品质因数和负折射率带宽可以分别达到6．20和0．935THz。     

新一代CMOS器件栅介质材料研究进展

随着微电子技术的飞速发展,按照摩尔定律发展的要求,SiO2的极限厚度已经成为Si基集成电路提高集成度的瓶颈。寻求代替SiO2的其它新一代高k栅介质已成为当今微电子技术发展的必然趋势。文章介绍了几种最有可能成为下一代栅介质的高k材料,并对其研究进展和存在的问题进行了阐述。     

抗雷电过压影响的电容式接地网设计

接地网一直是电力建设中不可缺少的一部分，同时也是现代防雷及接地研究的重点.接地网的均压效果直接关系到接触电压和跨步电压对人身及设备安全的影响.利用电容的充放电特性，提出了在接地网上连接电容器以构建电容式接地网的设计方案.通过ATP-EMTP电磁仿真软件建立仿真电路模型，并在不同的电容值下测量接地网地电位的幅值及电位陡度.实验结果表明电容式接地网对地电位幅值陡度的降低具有很好的效果，该方法在降低雷击对地表以上电气设备的损坏，以及提高工作人员的安全系数方面具有一定的参考价值.