真空中高压电极的单次脉冲沿面闪络耐压

氧化铝陶瓷以其优良的机电性能在特种电真空器件中被广泛应用，起着高压绝缘、真空密封以及支撑固定的作用。随着脉冲功率技术和电真空器件技术的迅速发展，对氧化铝陶瓷的耐压性能提出了更高的要求。实践表明，在真空条件下，氧化铝陶瓷绝缘子耐压水平往往低于其体击穿强度和相同尺寸的真空间隙的耐压水平，其原因就是绝缘子表面发生了沿面闪络击穿。针对真空器件在特定的环境中，氧化铝陶瓷绝缘子表面绝缘能力的提高已成为电真空领域所关注和亟待解决的问题之一。电极作为高压的加载对象，     

双辉光放电静电场数值模拟及场分布边角效应分析

根据双辉光放电3个电极极板上的电势,利用边界元积分方程建立以面电荷密度为未知量的离散方程,通过求解线性方程组计算3个电极极板上面电荷的不均匀分布.由极板上的不均匀面电荷分布计算在真空状态下空间任意一点的电势和电场的空间分布,利用数值解对真空状态下双辉光离子渗金属实验装置场分布边角效应进行了分析.     

含氢电极真空弧放电等离子体时空分布特性研究

真空弧离子源在真空镀膜、材料表面改性、真空大电流开关、加速器离子注入等领域有广泛应用,目前国内外对真空弧放电等离子体的研究主要针对纯金属或合金电极,对含氢电极的研究和公开报道较少.本文利用高时空分辨的四分幅图像诊断系统,结合氢和钛原子特征线单色器件,研究了含氢钛电极的真空弧微秒级脉冲放电等离子体的轴向和径向时空分布特性.研究表明:在真空击穿阶段,阳极区域发光更为明显,阳极电极解吸附释放的氢原子是引发击穿的主要放电介质;在真空弧阶段,阴极-绝缘-真空三结合点处产生圆锥状阴极斑,喷射出大量的等离子体以维持弧放电,同时电极内壁非阴极斑区域也有少量等离子体产生,等离子体中H原子的轴向和径向空间分布均比Ti原子均匀.     

虚阴极振荡器“硬管化”实验研究

 采用锆泵作为吸气泵，设计出静态保真空模拟实验装置。在该实验装置上进行了保真空可行性实验，装置在经过10 d的保真空后，真空度为1.4×10^-3 Pa 。在模拟保真空实验成功实现的基础上，用常规微波管技术设计加工了“硬管”器件，并进行保真空实验，静态下真空度经过15 d仍能维持在2×10^-2 Pa。该器件在峰值电压为330 kV的条件下，输出微波功率达到650 MW，脉宽为40 ns，主频为3.68 GHz，性能比普通器件有很大改善，微波脉宽更宽，频谱更单一，而且稳定性很高。     

X射线分幅相机真空弧放电损害研究

 基于神光Ⅱ物理实验，研究了X射线分幅相机中真空弧放电对荧光屏和微通道板的损害。通过观测放电点在荧光屏上的位置和输出强度，发现X射线分幅相机存在的3种弧放电形式：散弧、强弧和定弧，由弧点位置和强度的时空变化比较了3种放电形式对器件的损害程度和对相机工作状态的影响。散弧在一定真空度条件下具有很好的稳定性，并且微放电不影响XFC正常性能；强弧的屏输出强饱和，MCP和荧光屏被一次性损害，相机无法正常工作；定弧对相机的正常工作没有影响，放电在两种屏压加载下都表现出稳定的趋向。由场致电子发射理论解释了放电机理，分析了弧放电损坏的稳定性，由实验结果推导了定弧的场增强因子。     

电子敏感CMOS部件除气方法北大核心CSCD

电子轰击有源像素传感器(electron bombarded active pixel sensor,EBAPS)作为真空-固体混合型微光器件,其性能和工作寿命一定程度上取决于器件内部真空度保持情况。分析造成EBAPS器件真空度下降的原因,推断出真空度恶化的严重后果,提出提高和保持EBAPS器件内部真空度的手段,通过搭建超高真空除气系统对EBAPS器件中核心部件电子敏感CMOS部件的放气特性进行了研究,并根据研究结果得到最佳的除气工艺参数,为EBAPS数字化微光器件的制备提供了技术基础。     

一种新型二维X射线探测器

本文建立一种新型X射线探测器,它是一种矩阵寻址方式的二维探测器,由两块玻璃基板组成,分别称作阴极板和阳极板,阴极板内侧镀有行电极和X射线阴级（例如CsI),阳极板上有寻址电极,障壁,两块基板对位封接,使行电要与寻址电极互相垂直,封接后先抽高真空,然后充入氩气与CO2混合气体,本探测器具有薄,轻,图象无畸变并可以利用PDP显示器件的工艺制作大尺寸器件及大量制造等优点。     

介质阻挡放电的电子密度及放电均匀性

建立介质阻挡放电实验系统,研究大气压下外加放电峰值电压和气体组分对气体放电效果的影响.实验研究表明,提高外加放电峰值电压,电子密度明显增加;添加氢气后,观察到明显的潘宁效应,并得出了大气压下获得气体均匀放电的途径.     

低气压条件下氢气潘宁放电的模拟分析

为更好地理解低气压、弱电离条件下潘宁离子源放电过程中离子和电子的动力学行为, 通过建立二维轴对称模型, 采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)的方法, 考虑了电子与氢气之间的弹性碰撞、激发、电离以及氢原子、离子之间的弹性碰撞和电荷交换等过程, 对微型氢气潘宁离子源放电和引出过程进行了数值研究. 考察了磁场位形、壁面二次电子发射系数、引出电压和充气压力对放电过程的影响, 得到了实验中难以诊断得到的放电腔内电子与离子数密度分布, 阳极电流、引出极离子电流、单原子氢离子比例和双原子氢离子比例等宏观参数与实验结果相一致. 通过仿真使得对氢气潘宁放电机制的研究从定性过渡到定量, 这对于潘宁离子源的设计和改进具有重要意义. 关键词： 潘宁放电 氢气 粒子模拟 蒙特卡罗     

含氢电极脉冲放电等离子体特性诊断

利用飞行时间质谱法诊断了含氢电极脉冲真空弧离子源放电等离子体成分、离子电荷状态及离子扩散速度等特性.实验结果表明,含氢电极脉冲真空弧离子源放电等离子体的离子成分主要由H+,Ti+,Ti2+和Ti3+组成,其中Ti2+占主要部分.当放电电流为40～80 A时,Ti离子的平均电荷数在1.95～2.13之间,随着放电电流的增...     

含氘电极真空弧等离子体空间分布特性诊断研究

真空弧放电等离子体含有多种离子成分,并且各离子在空间上具有不同的分布规律.本文针对金属氘化物电极真空弧离子源,搭建了一台紧凑型磁分析装置,用来研究放电等离子体中氘离子与金属离子的空间分布.当离子源弧流为100 A左右时,该装置能有效地传输引出束流,并且具有较好的二次电子抑制效果,可准确获得各离子流强.利用该装置测量并获得了氘化钛含氘电极真空弧放电等离子体内氘离子和钛离子空间分布规律,结果表明:径向上,氘离子和钛离子都呈高斯分布,但氘离子分布均匀,而钛离子相对集中在轴线附近,导致轴线附近氘离子比例最低;轴向上,所有离子数量都以自然指数函数减少,而且相对幅度接近,所以氘离子比例几乎不变.本文研究结果不仅有助于理解真空弧放电等离子体膨胀过程,还可以指导金属氘化物电极真空弧离子源及其引出设计.     

Residual gas properties in a field emission device with ZnO emitters

In this paper, a vacuum system is employed to compare the emission stabilities of the same ZnO cathode in a sealed field emission （FE） device and under ultrahigh vacuum （UHV） conditions. It is observed that the emission current is more stable under the UHV level than in the device. When all conditions except the ambient gases are kept unchanged, the emission current degradation is mainly caused by the residual gases in the sealed device. The quadrupole mass spectrometer （QMS） equipped on the vacuum system is used to investigate the residual gas components. Based on the obtained QMS data, the following conclusions can be drawn： the residual gases in ZnO-FE devices are H2, CH4, CO, Ar, and CO2. These residual gases can change the work function at the surface through adsorption or ion bombardment, thereby degrading the emission current of the cathode.     

真空脉冲电容器

针对真空条件下干式脉冲电容器在额定工作电压以下较易发生闪络故障的情况,提出了一种新型真空脉冲电容的绝缘结构。分析了真空条件下大容量脉冲电容器的失效机制和解决方案;研究了3种不同绝缘材料沿面闪络电压,并进行相关理论分析;提出一种电容器整机灌封结构,该结构采用固体绝缘方式,避免了真空下的电容器低气压放电。通过对研制的真空脉冲电容器的测试表明,该脉冲电容器可以在10-2Pa及其以下气压的真空条件下可靠工作。     

单路脉冲功率真空装置的三维数值模拟研究

研究了单路脉冲功率真空装置中脉冲功率的馈入、汇聚及传输, 在CHIPIC平台上, 采用多台计算机进行分进程并行计算的方法, 突破了单台计算机的内存及运行速度限制, 对单路脉冲功率的馈入、汇聚及传输装置进行建模, 并设置相应的参数, 从而对该大尺度装置进行了整体模拟. 模拟得到的该器件各个部分的阴阳极间电压、阴阳极电流等一些重要的物理参数. 模拟结果表明: 该单路真空脉冲功率器件整体都可以保持磁绝缘状态, 并达到了很好的功率汇聚的作用. 该工作验证了真空状态下脉冲功率产生及传输器件的可行性, 为进一步的实验研究提供了有力保证. 关键词： 单路脉冲功率真空装置 并行计算 数值模拟 磁绝缘     

真空背压对霍尔推力器放电特性影响的实验研究

真空背压的变化会改变进入霍尔推力器放电通道内的背景气体量,对工质的电离、电子的传导等物理过程产生影响,从而进一步影响到推力器的宏观放电特性.为分析真空背压对推力器放电的影响规律,通过向真空罐输入流量可控的氪气改变真空背压,在不同真空背压下测量通道内原子、离子的发光特性以及出口处离子流的伏安特性.分析结果表明:背景气体返流对通道内工质放电过程具有全局性的影响,提高背压会使通道内的电子温度降低、电离效率降低,并会在通道内形成一个新的电离区,且背压越高,该电离区距推力器阳极越近.     

真空脉冲放电金属等离子体生成及传播特性

研究了采用放电电流为200 A,持续时间为13 s的单脉冲放电形式,在锥-板、锥-网两种电极结构下,等离子体生成及空间传播特性并使用探针法对生成等离子体的电子密度、电子温度、空间电位、离子能量等参数进行了测量。实验和仿真结果表明;锥-网电极的起始放电电压较高,生成的等离子密度较大,沿放电电极轴方向运动的等离子体的密度最大。然而,两种不同电极结构生成的等离子体的传播速度没有明显区别。     

Penning discharge in electron-optical devices with an accompanying magnetic field

An analysis is made of the reasons for the onset of a Penning discharge in electron-optical devices operating at moderate and high vacuum in the presence of an accompanying magnetic field. Methods of suppressing this discharge are recommended. The main results of tests to eliminate the Penning discharge in the test rig at the Joint Institute of Nuclear Research (Dubna) and in the CERN Low Energy Antiproton Ring (LEAR) (Geneva) are presented. Zh. Tekh. Fiz. 67, 124–126 (November 1997)     

Classical vacuum versus quantum vacuum

We discuss the concept of quantum vacuum in comparison with the classical concept of vacuum in the context of light-wave propagation. The role played by quantum fluctuations is examined with respect to the behaviour of photons as the quanta of electromagnetic field and also in relation to the fact that photons can be regarded as non-zero mass particles. In this context, photon mass is defined from Klein–Gordon equation.     

真空不能传声的实验演示

利用音乐集成块作声源，通过功放电路放大声音。并利用闪烁电路指示声电装置通电，制作了声电隔音装置。该自制装置可生动地演示真空不能传声实验。     

HL-2M 装置真空系统调试运行

在装置初步建成阶段,有序地开展真空系统的调试内容梳理,制定合理的调试步骤和调试方案,有 利于装置各系统的功能确认和故障排除,高效地开展各系统协同运行,为 HL-2M 装置初始等离子体放电提供装 置辅助系统层面的放电条件准备。装置真空系统主要涉及超高真空抽气系统、器壁处理系统和送气加料系统等。 基于制定的联调目标,针对 HL-2M 装置真空相关系统开展了界面关系梳理、子系统调试方案制定、系统工程联 调步骤和方案的拟定等工作,通过联调完成了装置在真空获得、壁处理、加料等方面的条件准备,为初始放电提 供了基本保障。