DBD固体燃料液化多相介质作用机理分析

针对介质阻挡放电(DBD)条件下的多相介质作用问题,从等离子体鞘层的特性分析着手,采用流体动力学方法,通过对一维鞘层的时空演化过程进行数值模拟,获得等离子体鞘层中离子速度、离子浓度、电子浓度、电位等参数的分布特性.数值模拟结果显示,在一定的电压下,粒子的速度是一定的;放电电压越高,粒子的速度越大,对应的能量越高.与固体燃料液化实验相对比,DBD放电可以提供气液固三相状态转变所需要的能量.根据不同反应的能量需求,通过控制放电电压,可以控制反应的进程,定制反应生成的产物,为DBD固体燃料液化实验提供理论依据.等离子体鞘层特性研究为分析DBD条件下的三相物质相互作用架起了桥梁,是分析DBD多相介质作用机理的一种有效的途径.     

驱动电流密度对低压容性射频鞘电势及离子动能的影响

研究了离子轰击被加工材料表面的能量与射频驱动电流密度之间的关系，在Lieberman的低压容性射频等离子鞘模型基础上，考虑Bohm速度对应的鞘前电势差，将鞘前电势差与Lieberman的鞘内电势合并，发展了Lieberman的模型，并推出了总电势差与驱动电流密度的关系式，利用总鞘电势差计算了经时间平均的鞘电场加速后离子获得的动能，由于鞘电势差和平均离子动能及其增幅随电流密度的增加而增加，因此射频驱动电流密度对鞘电势差及平均离子动能起激励作用，通过实验，测量了时间平均鞘电势差及驱动电流密度值，实验结果与理论结果吻合较好，因此验证了理论分析的正确性。     

射频负偏压等离子体鞘层流体动力学模拟

采用流体动力学方法建立了一种自洽的无碰撞射频直流偏压等离子体鞘层动力学模型.模型中考虑了极板直流负偏压对离子运动的影响,模拟了在不同偏压条件下射频等离子体鞘层内各参量的时空演化特性.在该模型中,认为鞘层厚度是与时间有关的函数,并采用等效电路模型建立了鞘层瞬时厚度与鞘层电位降的关系.模拟结果表明,极板上电势呈非正弦周期性变化;鞘层厚度变化与极板电势变化周期相同,趋势相反,且略滞后于射频周期.     

粉粒在等离子体中纯化的理论与工艺参数

针对反应室的情况，建立了硅粉的运动学模型和粉粒收集判据．应用该模型和判据，选择进气流速为5～20cm^3／min(标准状态下)，抽气比例为0．1．由于等离子区内只存在表面反应，钝化作用会使纯化效应消失．在鞘层内存在大量高能离子，除表面反应外，离子还能对粉粒表面进行刻蚀，因此钝化效应将消失．按此新的纯化概念，鞘层应尽量增厚．基于鞘尽模型考虑，在适中的压力、电流密度和直流自偏压下，选定鞘层厚度为1．5cm．刻蚀提纯的实验结果表明，硅的纯度可由99．00％．提高到99．97％．     

拉长电弧的等离子喷枪设计与弧压测试

针对在普通等离子喷涂的生产中,喷涂的涂层可靠性和重复性差等缺点,设计了拉长电弧的等离子喷枪．该喷枪能够提高电弧电压并减小电弧电压波动．提出了一种拉长电弧的实用喷枪结构,成功地解决了统一水冷的两喷嘴间的绝缘密封及连接问题．对喷枪测试的结果表明,喷枪的电弧电压波动幅值小．对电弧电压波形的傅里叶变换表明,电源引起的波动是这种喷枪电弧电压波动的主要因素,而喷枪电弧阳极斑点游动引起的波动很小．     

等离子焊接小孔效应的电弧电压信号检测

为在等离子焊接小孔效应下对焊缝的熔透质量进行实时控制 ,在不同类型的焊接电源和被焊材料条件下 ,研究了熔池小孔效应与等离子电弧电压信号的关系规律。根据电弧电压信号相对于其均值的偏差的大小及熔池穿孔和未穿孔状态下电弧电压幅频低频段信号的差异分别设计了两种算法 ,并对电弧电压信号的加工处理 ,分别得到了两种传感信号。设计了熔池穿孔与否双阈值判断准则 ,用以检测熔池小孔是否存在。该传感技术可适用于不同焊接电源和不同工件材质 ,为实时熔透质量自动控制提供了反馈信息     

等离子熔射快速制模中皮膜形成过程的模拟

等离子熔射性速制模法可以由快速原型或天然素材原型快速复制硬质合金模具，而控制等离子熔射成形工艺，保证熔射皮膜的质量是该技术的关键，建立了包括等离子发生过程，粒子在射流中飞行及加热，熔射层的生长及孔隙形成三阶段的熔射皮膜生长过程的数学模型，进行了数值模拟计算，并通过实验验证了有关数学模型与模拟计算方法的正确性，熔射皮膜形成过程模拟软件的开发将为等离子熔射快速制模工艺的合理设计提供科学工具。     

射频Langmuir探针制作过程中的干扰问题及解决办法

射频Langmuir探针是诊断射频感应耦合等离子体参数的重要工具．通过给探针添加LC调谐电路．减小了探针尖鞘层射频压降的干扰，得到可以由简单理论处理的I-V特性曲线；通过控制扫描电压大小对探针尖进行加热或溅射，解决了探针尖污染和测量结果不能重复的问题，找到恰当的测量扫描电压．     

真空开关介质强度恢复的研究

电力系统的瞬态恢复电压对真空开关的介质强度恢复影响极大,根据是否考虑这一影响可把真空开关的介质恢复过程分为实际恢复过程和固有恢复过程。本文在相同的实验模型和电路参数下对这两种恢复过程作了比较性的实验研究。提出了“鞘层”与“金属蒸气”相结合的理论模型,并对相关的问题进行了讨论。     

微波单极子天线探针对等离子体密度的测量及修正

对一种新的诊断等离子体密度的方法——微波单极子天线探针的反射特性进行了详细的实验和数值研究,并与静电双探针测量结果进行比较,实验验证了两种测量结果能够较好地吻合.结合实验和数值研究,分析了电子碰撞项、鞘层以及等离子体密度不均匀性对测量结果的影响,并分别提出了鞘层修正和碰撞修正的方法,修正结果表明,在所给的实验条件中,即探针表面鞘层厚度小于1mm、气体压强小于200Pa时,鞘层修正及碰撞修正均可被忽略,而随着气压的升高,碰撞加剧,或者在较厚的鞘层条件下,修正的效果将会逐步突显.另外,测量的空间分辨率受探针几何尺寸制约.     

三探针法诊断射频低压等离子体电子平均能量

研究电子能量非麦克斯威分布且存在射频干扰下，用三探针诊断低压等离子体电子 平均能量的方法．计算了三探针的理论特性曲线并求得了确定电子平均能量的表达式； 提出了估计电子能量分布特征指数的近似方法：对射频低压氮等离子体，测得了三探针 及双探针的伏安特性曲线，并由此求得了电子平均能量．理论和实验表明．在确定电子 平均能量时，考虑电子能量分布偏离麦克斯威分布的影响是十分必要的。     

氩微波等离子体炬作为气相色谱离子化检测器的研究

用氩气为工作气体的微波等离子体炬（ArMPT）作为气相色谱的离子化检测器, 在优 化实验参数的基础上, 考察和对比了氧气或氮气分别作为ArMPT的屏蔽气体时, 该检测器的 响应特性及相应的离子化机理. 研究结果表明, 氧气作为ArMPT的屏蔽气体显示出更优的性 能特性; 重点测定了氧气作为ArMPT屏蔽气体时, 该检测器对不同种类有机化合物的检出 限. 测定结果表明, 该检测器对多数有机化合物的检出限为10^-9~10^{-10< /sup> g. 该检测器具有运转费用低, 可以在常压、 低功率及低工作气体流量下安全稳定 工作、 操作简单方便等特点. 对有机化合物的最大样品承受能力的对比结果表明, 该检测 器对有机化合物的最大样品承受能力明显优于surfatron和TM₀₁₀等同类检测 器, 因而更有利于复杂样品中痕量组分的分析与测定.}     

余辉等离子体研究Langmuir探针数采系统及空间电位理论

本文第一部分设计了余辉等离子体Langmuir探针的计算机数据采集系统,实验结果表明,这个系统是可靠的。第二部分对实验中得到的空间电位演化规律进行了理论分析,提出了双极扩散电位理论,较好地拟合了实验曲线,在实验中发现的探针电流峰值弛豫现象可以用空间电位的演化做定性的解释。     

微波等离子体的双探针诊断

在各等离子体中微波等离子体有电离度高,电子密度高等优良性能,其性能使微波等离子体的应用越来越广泛。微波等离子体相关参数的诊断研究也逐渐得到人们的重视。文章介绍了微波等离子体的探针诊断技术,设计了一个双探针自动诊断系统,其中ICL8083芯片作为信号发生器（产生三角波和方波）,高度集成化的ADUC845芯片作数据处理器并接入计算机,经扫描采样得到离子密度波形和电压波形,取得了较好的实验结果。     

非等温等离子体内的一种临界现象

应用等离子体的一般理论，讨论了非等温静态热平衡等离子体系统的电荷分离临界现象．提出此临界态的出现是系统处于外磁场和内部自激发联合作用下，形成的凝聚块发生流变所致．得到一个比Ｄｅｂｙｅ半径更一般的空间尺度判据．预期它将对自然界存在的电荷分离聚集系统（如：雷电系统）和荷电流体的流变性质（如：生命物质转运）等研究有参考意义．     

脉冲电压对大气压脉冲放电等离子体射流的影响

在固定脉冲频率及占空比的情况下,研究脉冲电压对大气压脉冲放电等离子体射流长度的影响。分析脉冲放电的电流电压波形、等离子体射流的光发射强度的时空演化过程以及等离子体子弹速度的变化。结果表明:等离子体子弹随脉冲电压的增大由单子弹变为双子弹再变为单子弹;射流长度相应地先增长然后趋于稳定,射流长度由增长转变为稳定的转变电压正好处于形成双子弹的脉冲电压附近。     

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.     

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。     

利用LIF法诊断微波等离子体鞘层

简要地阐明了利用激光诱导荧光法（ＬＩＦ）诊断等离子体特性的原理，分别对二能级情况（共振荧光）与三能级情况（非共振荧光）采用饱和荧光法测量粒子浓度的公式进行了推导。在此基础上，提出了利用ＬＩＦ法测量微波等离子体鞘层（特别是高压脉冲动态鞘层）的组分及其空间分布与能量分布的实验方法。