等离子体焦点装置中子发射的研究

研究了 ＤＰＦ－４０ Ｍａｔｈｅｒ型等离子体焦点装置不同电极结构对于中子发射的影响。通过改变电极结构，使装置产生的 ２．４５ ＭｅＶ氖－氖反应（Ｄ－Ｄ）脉冲快中子产额由每次放电 １０８提高到 １０９。该值已接近中子产额定标定律的预期值。中子脉宽约为 ４０～６０ ｎｓ。此外发现，当装置长期连续运行时，绝缘子表面状态的进一步变化对等离子体聚焦运动和中子发射具有不利影响。     

水中大体积放电产生方法的研究

研究了一种脉冲电压下采用涂覆介质的球一环电极结构在水中产生多通道、辐射状、大体积流注放电的新方法.与以前方法相比,该方法能在较低电压幅值下在水中产生大体积放电.采用光学和电学手段,对流注放电通道的长度、数量、脉冲电压参数(如电压幅值和脉冲宽度)对放电的影响进行了研究.对电极介质涂覆条件下流注的产生与发展做出了理论解释.研究结果表明,水中放电的最大流注长度和通道起始点数均随脉冲电压幅值和脉冲宽度增加而增加.介质涂覆中局部电场的增强和微小缺陷的局部放电在水中形成气泡是水中流注放电起始的根本原因.     

地线绝缘子间隙放电电流波形特征分析

地线绝缘子并联间隙长度的减小,使其在高感应电压影响下极易产生间隙击穿放电,直接威胁电力系统的安全运行。为了解地线绝缘子间隙放电电流波形特征,进行地线绝缘子不同间隙击穿放电试验研究。测量了试验过程中击穿放电电流波形,分析了其时域和频域特征。分析结果表明,放电电流波形起始段会产生一个大脉冲,脉冲电流幅值达到6 A左右;大脉冲电流过后出现正弦电流波形,其电流幅值约为0. 25 A,持续1～2个周波之后,电流降为0。正弦电流波形中会包含2～4个小脉冲,脉冲正负交替呈现,持续时间约25μs;且在不同间隙宽度下放电电流波形频率集中在50 Hz。同时研究发现将时域和频域特征分析所得结果作为特征量,可以对间隙放电电流波形进行识别。研究结果可以为地线放电故障电流监测提供参考依据。     

脉冲参数对大气压亚微秒脉冲辉光放电的影响

通过大气压氦气亚微秒脉冲辉光放电的一维自洽流体数值模型,研究了亚微秒脉冲电压的脉宽和幅值对放电特性的影响.当放电脉冲电流密度幅值维持在约2 000A/m~2时,随着脉冲电压脉宽从300ns增加到900ns,放电电流密度脉冲的脉宽相应增加,脉冲电压幅值从652.2V降低到557.5V.在电极表面引入介质层以后,每个脉冲电压会产生两个放电电流密度峰,其中,第一个放电电流密度峰不随脉冲电压脉宽变化,第二个放电电流密度峰的强度有一定的增长,而且其发生时刻对应于脉冲电压的下降沿时刻.在介质阻挡脉冲辉光放电中,随着脉冲电压幅值从2 000V增加到3 500V时,两个放电电流密度峰的幅值分别从1 160.6A/m~2增加到2 697.9A/m~2和从963.4A/m~2增加到1 954.5A/m~2,而且放电电流密度峰发生时刻也向脉冲电压上升沿和下降沿开始处移动.该数值模拟研究有助于深入了解大气压脉冲辉光放电的特性和机理.     

放电电压形式对空心阴极甲烷放电等离子体组分及离子能量的影响研究

为了优化空心阴极结构中有机气体放电制备类金刚石薄膜的放电电压形式,掌握放电等离子体组分及能量特性,采用直流和重复频率脉冲两种外施电压形式,运用发射光谱诊断法结合数值仿真研究了不同放电电压形式下空心阴极甲烷放电等离子体组分特性。研究结果显示,放电平均电流接近时,直流电压作用下的甲烷分子解离程度比重复频率脉冲电压作用下更高。升高直流电压或脉冲电压幅值,增加脉冲宽度,提高脉冲频率,均可促进甲烷分子解离。不同放电电压形式下甲烷放电等离子体中的单碳离子比例差异较大,重复频率脉冲电压作用下,放电等离子体未充分发展,且电子能量更高,利于单碳离子的生成,使单碳离子比例更高。同时,利用减速电场法获得了不同放电电压形式下到达基底的离子能量分布情况,发现重复频率脉冲电压作用下的离子能量更高,并呈双峰分布,直流电压作用下离子能量呈单峰分布。离子能量与外施直流电压或脉冲电压幅值呈正相关性。     

脉冲等离子体脱硝技术的试验研究

本文采用脉冲前沿７０ｎｓ，脉冲宽度６００ｎｓ的短脉冲高压，通过线－筒式电极系统产生的等离子体，消除烟气中ＮＯ，目的是解决环境保护中的酸雨问题。通过实验给出ＮＯ的消除率与脉冲电压极性、脉冲频率及气体温度、停留时间、初始浓度的关系。浓度为２００×１０－６的含ＮＯ混合气体通过电极系统。在常温２０℃、脉冲频率为５０Ｈｚ、停留时间１０ｓ、脉冲峰值为６０ｋＶ时，ＮＯ的消除率几乎可达到１００％。     

细管放电产生软X射线激光的研究

介绍了作者在德国达姆斯达特大学（ＴｅｃｈｎｉｓｈｃｅＨｏｃｈｓｃｈｕｌｅＤａｒｍｓｔａｄｔ）应用物理所进行细管放电产生软Ｘ射线激光研究得到的初步实验结果。该细管放电装置的储能仅为４０Ｊ（５０ｎＦ,４０ｋＶ）,放电电流３０ｋＡ,电流上升时间１２０ｎｓ。硼硅酸玻璃（ｐｙｒｅｘ）细管直径为２．５ｍｍ,长度为５ｍｍ。采用预电离氩气的充气细管放电工作方式,气压为１ｈＰａ。等离子体柱的径向压缩速度约为４．５×１０４ｍ／ｓ,它在电流最大时刻附近被箍缩成一根直径为３００μｍ均匀细长柱。所拍摄到的谱线主要来自氩的＋７价（ＡｒⅧ）离子,它说明该装置所产生的等离子体的温度及其对应的氩电离等级接近产生氩类氖离子（ＡｒⅨ）软Ｘ射线激光要求。     

大气压脉冲放电等离子体的研究现状与展望

近年来,大气压脉冲放电等离子体研究受到了人们的格外关注.研究表明与交流驱动相比,脉冲放电产生大气压等离子体具有许多优势,如它的VUV、氧原子、及臭氧的产生效率高;峰值电流密度、电子密度、及电子产生效率也更高;在对介质表面处理时能达到更好的处理效果和更高的效率;还更易产生均匀的大面积等离子体;所产生等离子体的非平衡性更高;灭菌效果也更好等优点.但是,对于脉冲放电的放电机理,放电模式,及脉冲参数(上升沿和下降沿、重复频率、脉冲宽度等)对放电效果的影响,现在的研究还非常有限,且很零散.这一方面是由于大气压放电诊断本身就很困难,另一方面,由于脉冲放电快速的时空演化过程进一步加大了对其诊断的难度.再者,对其研究还受到脉冲电源参数的限制.本文对国际上大气压脉冲放电等离子体最新研究的代表性研究成果做了一个综述,并对今后的研究方向提出了几点建议.     

电极尺寸对射流等离子体放电的影响及其在涤纶亲水研究中的应用

大气压脉冲介质阻挡放电射流等离子体中,羟基活性粒子的生成和调控对于等离子体在材料表面改性方面的应用具有重要意义,而羟基活性粒子的形成和调控又与放电结构密切相关。研究了接地电极宽度对大气压脉冲放电射流等离子体的影响：通过改变接地电极宽度,探究其对射流长度、放电强度的影响;通过增强型电荷耦合器件(ICCD)对放电时空演化进行分析;通过发射光谱分析放电产生的特征谱线。结果表明：当接地电极的宽度为1.5 cm时,射流长度最长;在射流3 mm处,有较强的羟基活性粒子浓度。利用大气压脉冲射流等离子体处理涤纶织物表面,验证了气相等离子体中羟基含氧基团与涤纶表面亲水处理效果的正相关性,为等离子体中活性粒子的控制和开发工业用等离子体源提供了参考。     

车顶绝缘子绝缘薄弱域的形成及影响因素研究

随着空气湿度及固体污秽等因素的影响,动车组车顶绝缘子表面存在的局部沿面放电会给列车运行安全造成严重威胁.依据有限元分析法,建立了25kV动车组车顶绝缘子流场及电场的三维模型,研究了高速气流、水珠及固体污秽对车顶绝缘子绝缘薄弱域形成的影响规律.结果表明:绝缘子表面气流速度较高、气压较低的侧风面及背风面区域容易发生局部沿面放电.当绝缘子表面附着雨滴和固体污秽后,表面电场发生了畸变,水珠周围局部电场强度增大;当水珠局部电场强度较大区域附着固体污秽时,水珠-污秽-空气-硅橡胶结合处形成新的绝缘薄弱域.     

水中高压脉冲放电的光辐射研究

目的 研究水中高压脉冲放电的光辐射性质。方法 通过高温计－示波器系统,测量放电的光谱辐射亮度;采用灰体辐射模型,计算放电通道的温度和发射率;结合放电的电特性,分析这一过程中等离子体的光辐射特性。结果 在电容器储能为３１２．５Ｊ、最大峰值电流为５０ｋＡ的条件下,计算得到的最高温度约为５×１０＾４Ｋ。光辐射能量的绝大部分分布在远紫外的范围（１０￣２００ｎｍ）。结论 水中放电的光辐射特性对应于放电的电特     

利用H_α谱线Stark加宽研究闪电放电通道的电场和电流

依据等离子体电场强度的诊断方法,得到了Hα线Stark加宽与闪电放电等离子体电场强度的关系;同时利用Borovsky定理对放电通道电场分布的分析及广义欧姆定律,得出了闪电放电通道表面径向电场与通道内垂直电场及电流强度的关系,并分析了青海地区用无狭缝高速光栅摄谱仪获得的一次云对地闪电回击过程中光谱Hα线的Stark加宽,对通道不同位置的电场和电流进行了定量计算,得到了该放电通道表面附近径向方向电场为5.49×104~6.84×104 kV·m-1,通道中电场垂直分量为3.29~4.10kV·m-1,电流强度为28.98~36.04kA.结果表明,通道表面附近的径向电场远大于通道垂直电场,且随着通道位置的升高,电流及沿通道垂直方向的电场强度均减小.     

EDT毛化轧辊表面凹坑形成过程

针对轧辊表面电火花毛化过程中放电中心温度的变化、凹坑形状与电参数的关系等问题进行了研究.通过分析放电通道形成过程和热流密度分布函数,采用解析法建立了单个脉冲放电通道的热传导模型,并运用积分变换法和有限差分相结合的方法进行了温度场求解.讨论了轧辊表面在不同峰值电流下放电区域中心位置的瞬态温度变化,确立了峰值电流和脉冲宽度与熔化凹坑形状的关系.结果表明,理论计算值与实验结果相吻合,所建模型与采用的方法正确,可用于轧辊表面形貌形成过程的仿真.     

正脉冲电压下水中流注放电特性的研究

采用介质涂覆的球-板电极结构,研究了不同电导率、气压和脉冲电压幅值条件下水中流注放电的特性.结果表明,水的电导率和脉冲电压幅值对水中流注速度、图像亮度等有较大影响.不同电导率条件下,气压由0.1 Mpa降至0.006 5 Mpa对水中超音速流注发展平均速度并无明显影响.在低气压时,纯净水中间隙为10%击穿电压(U10)降低,约为一个大气压条件下的80%,而在高电导率的水中,U10几乎不受气压影响.由放电图像和放电电流波形分析可知,在低电导率的水中,流注发展是不连续的分步发展,在每一步的发展中形成一个或多个微小的气泡.     

等离子体制备低表面能薄膜性能研究

以六甲基二硅氧烷为反应单体,采用连续与脉冲射频(RF)等离子体两种放电模式聚合低表面能薄膜,研究了连续放电不同功率、脉冲放电不同脉冲宽度和间隔对聚合薄膜性能的影响.通过对薄膜性能的表征:接触角的测量,红外光谱、X光电子能谱和原子力显微镜的结构和表面分析,发现在低输入功率和脉冲等离子体大与空比条件下,可得到表面能低、疏水性能好、表面结构可控的低表面能薄膜.     

空心阴极放电自脉冲现象的实验研究

研究了氩气中圆柱形空心阴极放电的自脉冲现象.测试了空心阴极放电不同阶段的伏安特性及自脉冲频率和电流脉冲上升沿随放电平均电流、气压和电路电容的变化;讨论了自脉冲的形成机理. 结果表明,自脉冲现象出现在空心阴极放电的负阻特性阶段,并具有稳定的频率.自脉冲频率随平均电流的增加而线性增大,气压和孔径的乘积pD值对频率的影响与其大小有关,但电极间的并联电容不影响脉冲频率;电流脉冲上升沿几乎与平均电流、气压或并联电容无关. 实验结果表明,自脉冲现象是空心阴极本身的一种特征放电过程.     

SF6气体中绝缘子沿面放电的发光特性

利用光电倍增管及高速摄影机,对ＳＦ６气中绝缘子沿面预放电子及放电通道形成过程中的发光进行了检测,得出快速振荡冲击（ＦＯＩ）比雷电击（ＬＩ）更容易使绝缘子沿面的ＳＦ６气体产电离与复合,从而造成快速振荡冲电压下,极不均匀场中绝缘子沿面放电电压的降低,试验结果还证实。雷电冲击下绝缘子沿面放电遵循先驱机理,而快速振荡冲击下放电遵循先驱与高频联合机理。     

Wibull分布在识别变压器局部放电中的应用

针对不同局部放电源产生不同幅值分布的脉冲，设计了5种典型的变压器人工缺陷局部放电模型，对来自不同放电源的脉冲幅值分布进行了比较，如电晕放电、沿面放电和内部气隙放电，用Weibull概率函数进行分析，并用最小二乘法对Weibull分布进行参数估计，最后用克莱姆法则对结果进行检验。结果表明，此概率函数与局部放电幅值分布吻合，用Weibull分布的参数值可以识别不同的放电源，在两个或多个放电源混合的情况下，用混合Weibull模型可以分离局放信号，得出每种放电现象幅值分布的参数值和标准平均值，根据这些参数就能量化重叠的局部放电现象。     

便于时钟提取的光时分复用信号产生装置

一种新型的由２×２光纤耦合器进行级联实现的８×２．５Ｇｂ／ｓ光时分复用信号产生装置,信号源采用增益开关量子阱ＤＦＢ激光器,产生脉冲宽度为４４ｐｓ,周期为４００ｐｓ的光脉冲信号．实验结果表明,采用这种方案制作的时分复用信号产生装置,可以产生便于非线性光环路镜进行时钟提取的８×２５Ｇｂ／ｓ时分复用信号,同时又可产生等幅的８×２．５Ｇｂ／ｓ时分复用信号．     

电压幅值对均匀介质阻挡多脉冲大气压辉光放电的影响

基于一维流体力学模型,数值模拟研究了大气压下氦气中多脉冲均匀介质阻挡放电的性质,讨论了所加周期折线函数电压的幅值对多脉冲放电的相邻电流脉冲之间的时间间隔、放电装置的功率等电学特性的影响．模拟结果显示,当电压斜率不变,幅值变化时,不仅电流脉冲数目发生变化,而且相邻电流脉冲之间的时间间隔也发生变化,同时,放电装置功率的有效利用率也在不断变化．