低气压对棒-板间隙工频放电特性影响研究

为研究低气压对棒-板间隙工频放电特性影响,利用低气压放电试验平台对1~20 kPa气压范围内200~500 mm棒-板间隙工频放电进行了试验研究,分析了工频50%击穿电压U_(50%)与气压P及间隙距离d的关系;以及气压对放电通道外形的影响。研究结果表明:在1~20 kPa气压范围内不同间隙距离下U_(50%)-P曲线均有饱和趋势,开始出现饱和趋势的拐点随间隙距离增大向低气压方向移动且拐点处击穿电压U_(50%)和间隙距离与气压乘积Pd之间存在函数关系。随气压升高放电通道由低亮度"间断状"逐渐收细、变亮为高亮度"连续状",曲折现象逐渐显著。研究成果为进一步开展低气压下长间隙放电研究提供参考。     

永磁冷阴极电子振荡型离子源

本文着重讨论了我校所研制的永磁冷阴极电子振荡型离子源的结构、放电稳定性、离子的引出及寿命等问题。本离子源产生硼、磷离子,工作气压1～2×10~(-2)乇,放电电流0～50毫安连续可调,引出电压为10仟伏或20仟伏,离子流可达2毫安,离子流密流为每安培放电电流0.7安/厘米~2。     

亳微秒脉冲的发生和显示

引言毫微秒脉冲就是宽度以10~(-9)秒来度量的,极为短暂的脉冲。最近几年来在快速电子升算机,多道通訊、雷达、自动控制、核物理和其它科学的测量技术方面占着日益重要的地位。根据一些总結性的论和介紹,毫微秒脉冲的发生方法大致有下列几种: (1)金属固体的机械接触放电开关; (2)水銀接触开关;     

直流电压作用下极不均匀电场中SF_6/N_2混合气体局部放电起始特性研究

为了解决直流气体绝缘输电线路(GIL)中绝缘气体SF_6高温室效应、价格昂贵等问题,采用SF_6与N_2混合绝缘的解决方案。针对直流GIL中极不均匀电场的情形,搭建直流高压试验平台,研究了SF_6/N_2混合气体在不同SF_6体积分数、不同电压极性和不同气压条件下的局部放电起始特性。结果表明:气压为0.3 MPa电场畸变特别严重时,SF_6/N_2混合气体的起始放电电压(U_0)会高于纯SF_6气体的起始放电电压,且电场畸变越严重,混合气体U_0高于纯SF_6气体所需的SF_6含量越低;曲率半径(r)为20、50μm的尖端气体相对绝缘强度(k)随SF_6含量变化的趋势一致,呈现双峰形状,r为100、120和160μm的尖端k随SF_6变化呈现单峰形状,且负极性电压下的k高于正极性电压下的k;r为20μm的尖端在SF_6浓度为20%时,0.1～0.3 MPa气压范围内混合气体U_0高于纯SF_6气体,气压为0.4 MPa时,混合气体U_0为纯SF_6气体的95%,已基本达到纯SF_6气体的绝缘强度。     

低压高密度等离子体电极性能研究

设计了一种玻璃管式封闭等离子体腔室,以高频开关电源为工作电源,高纯氩气(体积分数为99.999%)为工作气体,结合汤森放电理论,推导了等离子体密度与电流之间的关系,结合实验结果对该理论进行了验证,并测试了不同压强,不同电极下的封闭式等离子体密度。实验结果表明,在以纯金属热阴极材料钨为电极,工作电流为200 mA,管内气压为66 Pa(0.5 torr)的条件下,可将封闭式等离子体密度提高至1.1×10~(13)cm~(-3)。对封闭式等离子体密度与电流、腔室内气体压强及腔室电极之间的关系进行了分析,探索得到了一种封闭腔体内获得接近电弧放电高密度等离子体的方法。     

多种元素离子源

为了适应多种元素离子注入的需要,研制了一种多元素离子源。离子源的工作温度范围较宽,最高可以达到14O0℃,能够产生多种元素的离子,将蒸发炉和放电室结合在一起,使结构比较简单。现已产生了汞、铋、金三种重元素的离子,束流一般可达200μA,能量分散度在20～50ev范围内。当束流在50μA时,束的归一化亮度可达10~(11)A·m~(-2)·rad~(-2),在最佳情况下可达10~(12)A·?~(-2)·rad~(-2)。质谱分析表明,汞、铋、金三种离子含量都在90%以上。最高引出电压为30KV。     

管型空心阴极放电的流体模型模拟

采用二维流体模型对管型空心阴极放电(HcD)进行了模拟,得到放电稳定状态下的电势分布、电子和离子的密度分布、电子平均能量分布.利用模拟结果,理论研究了在气压为30~130 Pa,电压为150~300 V,阴极孔径在3～7.5 mm的范围内氩(Ar)空心阴极放电的特点.结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电中的等离子体区域主要分布在管型空心阴极的两端,且改变放电电压、气压和阴极孔径等参数对放电特性有较大影响.     

介质阻挡放电击穿场强影响因素的研究

为降低气体的击穿场强,分析了影响气体放电时起始击穿场强的因素.试验研究了不同气体、气压、电源频率及气体流速对介质阻挡放电的击穿电压的影响.试验结果表明:气压越低气体的击穿场强越低,电源频率对击穿场强影响不大,流速对击穿场强的影响程度跟气体种类有关.气体种类、气压、频率和气体流速等因素综合影响了放电特性.     

琼脂对凝胶电解质镁空气电池性能的影响

针对液体电解液安全性低和可塑性低的问题,把不同质量分数的琼脂加入到氯化钠水溶液中制作环保型琼脂凝胶电解质,作为镁空气电池的电解液。通过傅里叶变换红外光谱、离子电导率、腐蚀和电流放电,研究了电池电化学性能。研究结果表明:2.0%琼脂的琼脂凝胶电解质性能最好,其离子电导率为6.952×10~(-2) S·cm~(-1)。组装成电池的放电电压为1.3～1.4 V、电池容量为1.292×10~3 mAh·g~(-1)、能量密度为1.710×10~3 Wh·kg~(-1)。     

玉米芯吸附协同低温等离子体对H_2S的去除作用

为解决低温等离子体(NTP)高压放电后产生的副产物排放问题,采用玉米芯吸附协同低温等离子体系统来降解硫化氢恶臭气体。确定了电极放电特性参数,考察NTP中的极间电压、H_2S初始浓度和吸附反应器(CA)协同对H_2S降解的影响;并分析H_2S降解机理。研究表明,CA协同NTP系统能显著提高H_2S去除效率,当采用负极放电、极板间距40 mm、极间电压15 k V、H_2S初始浓度为500×10~(-9)(ppb)、吸附时间60 min时,CA协同NTP去除H_2S的去除率可达到90%以上。     

轴向场宽束离子源研究

我们研制了用于薄膜工艺的宽束离子源.该源能提供20～3000cV,束流强度最大达100mA 的宽离子束,可根据不同工艺要求,产生均匀束、会聚束及球状发散束等不同束形,并按不同的引出束能量,采用三栅、双栅或单栅引出系统.其最大气耗量为1.2Pa·m~3/s,放电室工作气压1.33×10~(-2)Pa(10~(-4)Torr 量级),可用 N_2、O_2、Ar 及 CH_4等工质工作.它已在离子束溅射镀膜、离子束直接淀积成膜及离子束辅助镀膜工艺得到了应用.证明其性能良好,稳定可靠.本文论述源的工作原理、结构、工作特性及多功能引出系统,并讨论了放电稳定性及薄膜工艺对离子源的要求.     

低微水的体积分数对SF_6局部放电及分解特性的影响

为了研究交流电压、低体积分数(1 350×10-6)条件下水分对SF6气体局部放电及分解特性的影响,搭建了SF6绝缘电力设备实验及检测平台,详细描述了金属突出物缺陷下局部放电量及SOF2、SO2F2、SO2、CO2等4种气体分解产物随微水的体积分数的变化规律。结果表明,平均局部放电量和总体放电量都随微水的体积分数呈现先下降后上升的趋势;微水的体积分数的增加对几种产物均有促进作用,且对3种含硫产物的促进作用强于对CO2的促进作用。气体产物体积分数比值φ(SOF2+SO2)/φ(SO2F2)随微水的体积分数的变化表现出较好的稳定性,最终稳定在3~4之间;φ(SOF2+SO2+SO2F2)/φ(CO2)则随着φ(H2O)的增加呈现总体增长的趋势,其低微水的体积分数下的值在2.5~3之间。因此,SF6气体分解检测法应用过程中需要充分考虑微水的体积分数的影响。     

方波占空比对大气压辉光放电斑图的影响研究

利用方波电压激励针-水电极装置,在针水间隙产生了大气压辉光放电.随着方波电压占空比的减小,在水面上观察到了亮盘、亮盘与外环、同心三环、三环与中心点四种斑图.通过研究电压、电流波形发现,放电只产生在负极性电压下,放电电流由脉冲区和恒定区两部分组成,有很好的周期性.并且随着占空比的减小,放电的起始电压增大,峰值电流也增大.采集了水面斑图的发射光谱,发现主要有氮分子的第二正带系N_2(C-B)和第一正带系N_2(B-A)、氮分子离子的第一负带系N_2~+(A-X)c和OH的谱线带系(309 nm).利用Lifbase软件拟合OH的光谱获得了气体温度,发现随着占空比的增大,气体温度升高.通过同步触发放电电流和ICCD,研究了不同斑图的时空演化.结果表明,水面斑图在电流脉冲区逐渐形成,而在电流恒定区不发生明显变化.考虑到空间负电荷,利用放电基本理论对以上现象进行了分析和解释.     

气隙放电电压的大气条件灰联度分析及预测

为了研究大气条件参数对空气间隙放电电压的影响程度,使用放置在自然环境中的球-球电级全自动放电监测装置实时监测和记录的放电电压和大气条件参数数据,建立灰色关联度的计算模型,并通过计算得到各大气条件参数对放电电压的灰色关联度,结果表明,大气条件参数按灰色关联度大小(从大到小)的排序依次为气压、温度、风速、相对湿度、照度。以大气条件参数为输入,使用Chebyshev神经网络对放电电压进行预测,取得比BP神经网络更好的预测结果.根据大气条件参数的排序,分别取前两者(气压、温度)、前三者(气压、温度、风速)、前四者(气压、温度、风速、相对湿度)作为Chebyshev神经网络的输入,对放电电压进行预测.预测结果表明,随着输入个数的减少,预测的平均相对误差和最大相对误差变化很小.     

SF_6/N_2混合气体的放电特性

为了探讨SF6 /N2 混合气体代替纯SF6 气体作为气体绝缘开关装置 (GIS)绝缘介质的可行性 ,阐述了SF6 /N2 混合气体放电的基本参数 ,给出了Wieland插值的适用条件 ,并对SF6 /N2 混合气体在不同混合比、电压波形及气压下的放电特性进行了试验研究 .研究结果表明 :SF6 /N2 的电晕稳化作用比纯SF6 中的要强 ,当气压较高时 ,混合气体在高频率快速暂态过电压作用下的击穿电压比低频率作用下的要低 ,而且均匀场中混合气体的击穿电压与气压基本呈线性关线 .所以 ,在不改变现有GIS结构及尺寸的情况下 ,可增加混合气体的压强来保证GIS的绝缘强度 .     

O（^3p）原子与丙酮和3.3—2甲基—2—丁酮化学反应动力学研究

用流动微波放电—化学发光方法测定O(~3p)原子与CH_3COCH_3和CH_3COC(CH_3)_3的化学反应速率常数k=3.37±1.00×10~(-12)exp(-7.03±0.22kcal.mol~(-1)/RT) (丙酮 0(~3p),T=373-503K)和k=4.61±2.60×10~(-11)exp(-5.46±0.44kcal·mol~(-1)/RT) (3.3-2甲基-2-丁酮 O(~3p),T=303-503K)并就测定的O(~3p)原子与一系列酮分子反应速率常数进行了讨论,估算了O(~3p)原子与各类C—H键反应速率的Arrhenius参数。发现与羰基相邻的C—H键与O(~3p)反应的活化能要略大于非相邻的同类键反应的活化能。还根据Evans-Polanyi关系式,对这些键的键能进行了讨论。     

伪火花放电开关的实验研究

设计了典型参数下的伪火花放电开关,进行了空气介质下的放电实验研究.测量了伪火花开关耐受电压与气压关系曲线,确定了产生伪火花放电的气压范围.研究表明,当间隙距离和孔径均为3mm时,开关的伪火花放电气压范围为4～29Pa.实验发现,在伪火花放电和普通辉光放电之间存在一气压阈值,在本文实验条件下,该点的气压为29Pa,此时开关放电电压为2kV.测得了单间隙伪火花开关耐受电压的上限值(40kV),并对此现象进行了理论分析.计算了开关的放电电流密度和电流上升陡度,当导通电流为93kA时,其电流密度大于1 7×104A/cm2,电流上升陡度大于7 8×1010A/s,反峰系数为90%.最后,分析了伪火花开关的设计要点与性能影响因素.     

电子束蒸发镀膜反应室内的等离子体空间分布

利用Langmuir探针诊断方法,得到了放电气压0.1Pa、射频13．56MHz、功率200W、加速栅压-200V和减速栅压 85V条件下,电子束蒸发镀膜反应室内的等离子体空间密度分布,以及不同放电气压和不同偏压下反应室内的等离子体密度分布．通过对反应室中等离子体空间分布的分析,得到离子密度均匀区域、合适的反应气压和合适的加速栅电压、减速栅电压范围．     

离子(N_2~+,N~+)在阴极壁的能量变化规律的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗模拟对氮气辉光放电离子 ( N+ 2 ,N+ )轰击阴极的能量分布 ,随放电参数的变化规律进行了研究 .结果表明 :离子在阴极壁的能量分布与放电参数有关 ,即随着工作气压的增加 ,向低能区压缩 ;随着电压升高 ,向高能区蔓延 ;随气体温度的升高 ,到达阴极壁的离子 N+ 大幅度增加 ,N+ 的能量也显著提高 ;当工作气压 P<2 0 0 Pa时 ,阴极壁上 N+主要以高能粒子出现 ,但粒子数密度很低 ,随着工作气压或电压上升 ,离子 N+的密度也将减少     

磁控管内残余气体总压力的量测

本文讨论了磁控管内冷阴极放电特性,提出了利用自持汤生放电的原理来测量磁控管内残余气体的总压力。对几种管型磁控管在校正系统上进行了试验,研究了不同工作状态下的放电特性,确定了最佳工作电压。磁控管内总压力的可测范围为10~(-2)～10~(-7)托,灵敏度为1A/托,并具有较好的线性和重复性。文中也提出了扩展测量下限的一些设想。