高温空气在部分离解和电离区的热力学性质的计算

在局域热动平衡下,考虑到高温空气中氮氧发生离解、电离和氧化反应,通过解Saha方程得到各种粒子浓度,从而计算出温度在2000～30000 K,压强在0.1～50 MPa范围内的比热容、熵、焓等热力学量的变化.     

氩气/空气介质阻挡辉光放电特性研究

采用水电极介质阻挡放电装置,在低气压氩气(氩气体积分数为99.9%)和空气混合气体中实现了辉光放电.辉光放电比较均匀、稳定,其典型特征是在每半个周期内有1个电流脉冲.采用光谱方法,研究了辉光区域内,电子激发温度和氮分子(C3Ⅱu)的振动温度的变化情况.发现在产生辉光区域内,电子激发温度和氮分子(C3Ⅱu)的振动温度几乎不变.     

N2/H2辉光放电等离子体电子碰撞电离的Monte Carlo模拟

采用N2/1-12直流辉光放电等离子体综合的Monte Carlo模型,通过计算N2/H2混合气体直流辉光放电等离子体电子碰撞电离及离解电离率,电子密度及电子能量分布函数,研究了H2的浓度对氮辉光放电等离子体电子碰撞电离过程的影响.研究结果表明:随着H2浓度的升高,电子的电离及离解电离碰撞率减少;但在一定的放电条件下,加入少量的H2,可以提高电子碰撞电离及离解电离率,即选取合适的放电参数,加入少量的氢,可以提高放电空间的电子及离子的密度.模型考虑了12种和电子相关的反应,在氮气中加氢的比例为0～30%.这些影响能通过放电中发生的碰撞过程及鞘层厚度的改变得到解释.研究结果为认识N2/H2混合气体辉光放电等离子体过程机理提供参考依据.     

负脉冲电晕放电氮气激发电子态的有效振动温度测量

依据荧光发射强度正比于激发态粒子数原理,通过测量同一激发电子态不同振动能级所发射荧光的相对强度,得到了大气情况下负脉冲电晕放电N2激发电子态C3Ⅱu的有效振动温度.在此基础上,对N2激发电子态C3Ⅱu的有效振动温度随负脉冲电晕放电的峰值电压、样品气压的变化进行了实验研究.结果表明,有效振动温度随放电电压和样品气压的变化规律呈现出先升高而后降低的现象,这是因为电子碰撞激发截面不仅与电子能量有关,而且还与电子运动速度有关.     

类氢硅离子双电子复合的理论研究

基于准相对论多组态Hartree Fock理论和Cowan程序包(RCN34/RCN2/RCG9),计算了类氢硅离子双电子复合速率系数,讨论了双激发自电离态电子的轨道角动量、电子温度、双电子复合过程的末态选择等对类氢硅离子双电子复合速率系数的影响.计算结果表明:在研究的电子温度范围内,复合通道为2pnp→2pn′l′的复合占优势,在电子温度Te=0 07keV时,总复合系数达到共振峰αDR=1 41×10-11cm3·s-1.     

混合气体介质阻挡放电中的电子激发温度

采用光谱法,研究大气压下氩气/空气介质阻挡放电中电子激发温度随空气含量的变化.放电装置为水电极介质阻挡放电装置,通过氩原子763.51nm(2P6→1S5)和772.42nm(2P2→1S3)两条谱线相对强度之比计算电子激发温度.实验结果表明:当空气的体积分数为10%～60%时,电子激发温度随空气含量的增加而减小.     

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。     

气体放电斑图演变过程中的电子激发温度

为了探讨介质阻挡放电中斑图演变与等离子参量之间的内在联系,采用比较谱线相对强度法测量了介质阻挡放电斑图演变过程中电子激发温度的变化.结果显示:随着电压的升高,斑图类型由点状斑图逐渐演变为点线混合状斑图及线状斑图,在此过程中,电子激发温度逐渐升高.但当系统呈现点状斑图时,电子激发温度随电压增长缓慢,只有当系统呈现点线混合状斑图后,电子激发温度才随着外加电压显著升高.实验还测量了点线螺旋波斑图的电子激发温度随放电气体中空气含量的变化关系.结果表明:空气含量越大,则点线螺旋波斑图的电子激发温度越高.     

HDPE土工膜温度应力及其应力松弛评价

利用弹性理论和粘弹性模型提出了温度应力和温度应力松弛的评价方法.采用拉压传感器、热电偶以及位移计研究了环境温度变化对HDPE土工膜温度应力的影响,以及HDPE土工膜温度应力伴随时间变化的规律.实验结果表明:HDPE土工膜的温度应力伴随环境温度的变化而变化,当环境温度下降时将导致HDPE土工膜收缩产生温度应力;在同一温度条件下,HDPE土工膜发生了温度应力松弛现象.运用提出的评价方法对温度应力及其应力松弛进行了评价,并与模拟试验结果进行了对比,温度应力松弛现象的解析结果与实验趋势一致.所提出的评价方法对HDPE土工膜温度应力及其松弛现象解析具有实际使用价值.     

氮气直流辉光放电阴极鞘层区电子行为的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗模拟对氮气直流辉光放电等电子体阴极鞘层区内电子的输运过程进行了研究,计算了阴极鞘层中电子的能量及角分布的空间变化.模拟讨论了电子密度和电子平均能量在鞘层的轴向分布规律.结果表明:在鞘层电子主要以高能束的形式朝前散射,电子在输运过程中表现出的这一特征依赖于放电条件,电子碰撞电离和离解电离产生的次电子在鞘层边界附近迅速倍增.模拟结果为分子气体辉光放电等离子体过程的机理的认识提供了参考依据.     

强电离放电研究

采用特种工艺,将高绝缘强度、高介电常数的Al2O3制成的电介质薄层覆盖在电极表面,应用窄间隙结构组成介质阻挡放电装置,能够在大气压或高于大气压条件下实现强电离放电,获得的折合电场强度大于400Td,电子平均能量大于10eV,电子密度高于1015/cm3·这足以使等离子体化学反应腔体里大部分的气体分子离解、电离成电子、离子、自由基、激发态原子等活性粒子,实现在原子或原子团簇尺度上重新组合成新物质     

针-板型介质阻挡放电的光电特性

设计一种针-板型介质阻挡放电装置,在大气压下以空气/氩气混合作为工作气体,研究了在混合气体流动和不流动2种情况下介质阻挡放电的光电特性.利用玻尔兹曼法计算氮分子振动温度(Tv)和谱线相对强度比值法计算电子激发温度(T_exc),实验结果表明:输入功率(P)和Tv随外加电压(Ua)增加而增大,而Texc随Ua增加有减小的趋势;当Ua一定,气体流动时,P变大,Texc变小,而Tv基本不变.通过对高能电子与工作气体发生非弹性碰撞进行定性解释,对于大气压等离子体动力学行为的深入研究具有重要意义.     

La和Ni氢化反应热力学函数

在La和Ni原子相对论有效原子实势和基函数SDD下,使用密度泛函理论B3LYP方法计算得到LaH2和NiH2分子的结构、光谱数据、内能E、熵S等性质.计算固体LaH2和NiH2的E和S时,近似以气体分子的电子能和振动能代替固体分子的E,用电子熵和振动熵代替固体分子的S.在此近似下,计算了不同温度下La和Ni金属原子与氢气反应的热力学函数,得到La氢化反应温度与平衡压力的关系式.     

壁处理对HT-7托卡马克欧姆放电时自举电流的影响

分析了HT-7托卡马克壁处理前后欧姆放电时的自举电流占总等离子体电流比例的变化情况.壁处理以后,等离子体的密度分布变宽,等离子体压力梯度在边界较大,边界的电子温度比壁处理前高,从而碰撞频率降低,使得自举电流成份比例从壁处理前的小于5%增大到百分之十几.这一变化解释了壁处理后稳态放电时,等离子体电流可以轻松放大且等离子体电流分布变宽的现象.     

微波电子回旋共振等离子体放电特性研究

为了深刻理解微波电子回旋共振(ECR)等离子体的物理机制、瞬态过程以及空间分布特性,首先利用光栅光谱仪对ECR氮等离子体发射光谱进行了研究,然后利用朗缪尔双探针测量了装置反应室内等离子体密度的空间分布,并分析了放电气压对等离子体空间分布的影响,结果表明: ECR氮等离子体中主要发生的是碰撞激发、碰撞电离,碰撞离解等微观过程,且等离子体的主要成分是激发态的 ;受磁场梯度影响的反应室上游区,等离子体分布不均匀,受等离子体密度梯度影响的下游区,等离子体则具有良好的均匀性;对于特定的微波功率(PW=400W),放电气压存在一个最佳值(p=0.07Pa).     

广义不确定性原理下广义外势中n维理想费米气体的热力学性质

采用Thomas-Fermi的半经典近似,研究了广义不确定性原理下广义外势中n维理想费米气体的热力学性质.解析计算出平均粒子数、内能和热容等热力学量,给出了低温条件下上述热力学量及化学势、费米能和基态能的解析表达式以及考虑广义不确定性原理的修正项;在低温条件下,数值分析了外势与广义不确定性原理对铜电子气体及电子密度更高的电子系统热力学性质的影响,发现:1)考虑广义不确定性原理时,外势对电子系统的影响很大,使广义不确定性原理的修正项增加了6~11个数量级.2)粒子数密度越大、粒子质量越小,广义不确定性原理的影响越大.3)广义不确定性原理导致内能随温度的增加先增大,当温度升到某一数值时(对三维谐振势中的铜电子气体,T/T_(F0)~0.22)时,增值为0,温度再增加内能减少;热容随温度的增加减少;化学势、费米能和基态能随温度的升高而增大.     

金等离子体中连续可逆的电离-复合过程及离子电荷分布

提出用离化复合动力学理论方法来研究金等离子体内电荷态的分布. 根据由全相对论量子力学理论计算得到的Au⁴⁸⁺-Au⁵²⁺离子的平均离子寿命、能级结构和能级简并度, 进而得到离子的一阶电离速率常数和各离子的配分函数, 由此计算离子间的电离-复合平衡常数. 基于这些数据, 求解离子间连续可逆电离-复合反应的微分方程组, 导出在一定电子温度和电子密度下电荷态的分布和平均离化度, 研究某一时刻金等离子体内电荷态分布随体系电子温度和电子密度的变化. 计算所得平均电离度及离子相对分布与美国Livermore实验室的结果符合较好.     

高电场下聚酯薄膜中陷阱捕获电子的特性研究

本文用表面电位测试技术研究了固体介质在强电场作用下陷阱捕获电荷的动力学特性.作者在考虑了碰撞电离退陷阱化后,获得的一级捕获动力学方程,定性地解释了电荷的捕获随施加电场的时间而变化的关系和捕获电荷稳态值随电场的增强而下降的现象。利用这个动态平衡模方程,经实验分析表明:这种捕获电荷稳态值随电场的增强而下降的现象是由于自由电子与陷阱化电子碰撞电离退陷阱化的结果,而不是陷阱化电子隧道效应或Poole-Frenkel效应的结果。当电场增强使碰撞电离退陷阱化达到一定程度时,介质便发生击穿。     

吊索振动松弛对悬索桥地震响应的影响分析

以一座钢悬索桥为对象,首先建立能考虑主缆和吊索振动松弛的全桥空间有限元模型,所得固有振动模态与数值解析模态、现场试验结果的比较验证了有限元模型的正确性,可采用该模型进行非线性地震响应分析。其次,探讨地震荷载下主缆和吊索发生振动松弛的可能性,结果表明:强震作用于纵桥向时,跨中附近的吊索会出现振动松弛,但初始轴力较大、轴力减小量相对较小的主缆没有出现振动松弛;强震作用于横桥向时,吊索和主缆均未出现振动松弛。最后,分析强震荷载下吊索振动松弛对悬索桥各构件的影响,结果表明:纵桥向加震时,吊索振动松弛使横桥向另一侧的吊索轴力增大10%,但对加劲梁、主塔和主缆的地震响应影响较小,最大增大5%。     

低压ZnO压敏陶瓷晶粒边界电子陷阱态的研究

应用HP4192A低频阻抗分析仪测量了低压ZnO压陶陶瓷的复电容曲线，研究了烧结温度对复电容曲线压低角的影响规律，探讨了晶粒边界耗习层中电子陷阱的种类和起因，并对电子陷阱的特征参数进行了表征。实验发现：在低压ZnO压敏陶瓷中存在两种非理想的Deblye驰豫现象，对于每一种驰豫，其复电容曲线存在压低现象，且其压低角随着烧结温度的升高而迅速减小，在低压ZnO压敏陶瓷的耗尽层区域内存在两种电子陷阱，它们分别位于导带底0．209eV和0．342eV处，其中0．209eV处的陷阱能级对尖于本征施主Znj^x的二次电离，而0．342eV处的陷阱能级对应于氧空位V0的一次电离。