放电参数对爆燃模式下同轴枪强流脉冲放电等离子体的影响

同轴枪强流脉冲放电常见有爆燃模式和预填充模式两种放电模式,爆燃模式放电可以得到杂质少、准直性高、输运速度更快的等离子体射流.本实验主要对不同电压及进气量下同轴枪强流脉冲爆燃模式放电的等离子体特性进行了研究.结果表明,在相同放电电压下,进气量少时会有多团等离子体从枪口喷出.随着进气量的增加,同轴枪放电产生的等离子体密度增加,输运速度减小,最终等离子体只有一团从枪口喷出;而在相同进气量下,随着电压的增加,等离子体密度增加,输运速度增大,开始出现有多团等离子体从枪口喷出的现象.产生该现象的原因主要是在放电过程中,当气体持续进入枪底部时,同轴枪底部会产生新的电流通道向前运动,使得在同轴枪出口处观察到了多团等离子体喷出的现象;随着放电电压的增加,在放电过程中回路电流也增加.当电流增加到一定程度时,同轴枪底部就会产生新的电流通道,从而有多个等离子体团从枪口喷出.通过改变充电电容以及对磁探针信号的分析,进一步分析并验证了同轴枪底端多次放电的现象.     

光谱方法研究大气压氩气等离子体喷枪的放电特性

利用同轴介质阻挡放电喷枪,通过氩气的流动在大气压空气中产生了均匀的等离子体羽。等离子体羽沿气流方向较为均匀,但在喷嘴处为白色且亮度较高,远离喷嘴处为蓝色,亮度较低。研究了等离子体羽长度与外加电压幅值、驱动频率和气体流速的关系,气流小于4 L·min-1时等离子羽的长度随气流的增大而增大,而当气流大于4 L·min-1时长度随气流的增大而减小。当气流保持恒定时,等离子体羽的长度随外加电压幅值或驱动频率的增大而增大。结合气体放电理论以及分析湍流和平流对放电的影响,对等离子体羽长度随实验参数的变化进行了定性解释。光学方法研究发现在外加电压正半周期等离子羽有一个发光脉冲,而负半周期没有发光信号。同轴介质阻挡放电正半周期有两个发光脉冲,负半周期有一个发光脉冲。通过对该N₂现象的分析,为等离子体羽的产生机制提供了一种可能的解释。采集了同轴介质阻挡放电和等离子体羽的发射光谱,研究发现除等离子体羽存在明显的OH和N₂的发射谱线外,其发射光谱没有明显差别。利用光学发射谱N+₂第一负带系,对等离子体羽转动温度进行了测量,发现转动温度沿远离喷嘴的方向逐渐降低,且转动温度随电压幅值的增大而增大。     

较大体积的大气压空气介质阻挡放电特性研究

利用三电极介质阻挡放电装置, 在主放电区产生了较大体积的大气压空气均匀放电. 利用光学与电学方法, 对主放电特性进行了研究, 发现随驱动功率的不同, 主放电存在等离子体羽和等离子体柱两种模式, 等离子体羽的击穿电压随外加电压峰值的增加而减小. 利用光电倍增管对两种放电模式进行了空间分辨测量, 发现等离子体羽是以发光光层的形式传播, 而等离子体柱是连续放电. 通过采集两种放电的发射光谱, 对其振动温度和转动温度进行了测量. 发现两种放电模式的振转温度均随着U_p的增大而降低. 关键词： 介质阻挡放电 等离子体羽 等离子体柱 发射光谱     

大气压氩气射流等离子体的光谱特性研究

等离子体喷枪是一种重要的等离子体源,已成为近几年低温等离子体研究的一个重要课题。本文利用钨针-钨丝网电极制作了直流喷枪装置,在大气压空气中产生了稳定的等离子体羽,并采用发射光谱的方法,对等离子体羽的等离子体参数进行了研究。在钨针电极与钨丝网电极之间放出耀眼的白光,钨丝网电极出口的气流下游有火苗形状的等离子体羽喷出。在电压保持不变的条件下(13.5 kV),等离子体羽长度随气体流量增加而增大;在气体流量保持不变的条件下(10 L·min-1),羽长度随外加电压的增大而增大。在气体流量一定的条件下,放电电压和放电电流呈反比例关系,即电压随着电流的增大而减小,说明放电属于辉光放电。采集了该喷枪在300～800 nm范围内的放电发射光谱,通过玻尔兹曼方法对放电等离子体电子激发温度进行了测量。结果表明,电子的激发温度随外加电压的增大而降低,随着工作气体流量的减小而升高。利用放电的基本理论对上述现象做了解释。这些研究结果对大气压均匀放电等离子体源的研制和工业应用具有重要意义。     

离子(N2+, N+)在氮辉光放电等离子体光辐射中的作用

采用氮辉光放电等离子体电子与重粒子综合的Monte Carlo模型,研究了离子(N2+,N+)与氮分子碰撞产生光辐射的强度分布及其 在氮辉光放电等离子体光辐射中的作用。两种离子产生的各种碰撞激发和辐射都分布在鞘层区内,光辐射强度向阴极方向逐渐 增加,且总强度随放电电压增加而增强。相对于电子产生的碰撞激发辐射,离子(N2+,N+)引起的辐射在阴极附近引起次最大 光强,且原子离子N+的作用较分子离子N2+大。当电压较低时,离子(N2+,N+)引起的辐射可以忽略。模拟结果很好解释了两 种典型的N2辉光放电光学发射谱的实验结果,为等离子体诊断研究中的光谱数据分析提供参考。     

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利用自行设计的快速移动静电探针对大气压下以氩气为工质的大尺度磁分散电弧等离子体进行诊断,分析了探针电压与电流的波形,绘制探针伏安特征曲线(U-I曲线),得到了发生器轴线方向等离子体波动特性以及电子温度沿轴线的变化趋势.发现等离子体发生器中心具有回流区,得到了电弧等离子体的大致体积.     

射频辉光放电等离子体的电探针诊断

本文简要叙述了探针诊断技术的作用，比较了单、双探针测量技术的异同，分析了当前所碰到的主要问题和各种可能的解决办法。着重报导了我们提出和制作的加热调谐单探针装置，不仅抑制了射频干扰，还克服了中毒效应对探针测量的影响。首次成功地测量了射频辉光放电硅烷等离子体的电子能量分布函数、电子平均能量和密度。并对测量结果进行了简要的分析。     

甚高频激发的容性耦合Ar+O_2等离子体电负特性研究

利用探针辅助的脉冲激光诱导负离子剥离诊断技术对掺入5%O_2的容性耦合Ar等离子体电负特性进行了诊断研究.首先详细解析了脉冲激光剥离后探针的电信号,分析了探针偏压在低于或高于空间电位下的探针收集信号特征;根据探针偏压与探针收集信号之间的依赖关系,用来描述Ar+O_2等离子体电负特性的等离子体电负度被定义为脉冲激光剥离出的电子电流与偏压高于空间电位的探针收集到的背景电子电流的饱和比值,并对等离子体电负度随放电气压、射频功率以及轴向位置的变化进行了诊断测量.实验结果表明等离子体的电负度随着射频功率的增加而减小、随着放电气压的上升而变大;由于非对称电极的分布特性,在轴向方向上靠近功率电极时等离子体电负度有升高的趋势,这种趋势可能与鞘层边界附近二次电子的动力学行为以及负离子的产生与消失过程有关.     

射频辉光放电等离子体的电探针诊断及数据处理

Langmuir探针是等离子体诊断的一个重要方法.对探针I-V曲线进行求解二次微商是获得等离子体中的电子能量分布函数的关键.由Fourier变换导出一个求解微商的数值解方法.克服了现有方法所存在的缺点.实现了对探针I-V曲线求解二次微商的精确、自动运算.测量了硅烷射频辉光放电等离子体的平均电子能量(温度)和浓度随放电功率的变化. 关键词：     

气体脉冲放电等离子体阻抗的参量研究

在纯净氦气条件下，对高频纵向脉冲放电的等离子体动态阻抗进行了实验研究.测量了放电等离子体阻抗随放电电压、频率以及气体压强之间的变化关系，表明等离子体阻抗随频率和电压的增加而下降，随气压的升高而增大.定性分析了这些宏观参量与等离子体阻抗变化之间的关系，拟合出等离子体阻抗随电压、频率、气压变化的经验公式，并对数值模拟与实验结果进行了比较研究. 关键词： 等离子体阻抗 气体脉冲放电     

Interactions of the directed plasma from a cathodic arc withelectrodes and magnetic fields

Curved magnetic ducts are frequently used to remove macroscopic-sized droplets from the plasma stream of cathodic vacuum arcs. The plasma of a cathodic vacuum arc in a magnetic filter is characterized by a strongly directional ion velocity (corresponding to 20-100 eV) and magnetized electrons. In the first section of this paper the effects of these features on the I-V characteristic curves of planar probes are identified and explained using a simple model. This is then used to interpret the interaction of the plasma with the walls of a biased quarter torus duct. Two small electrodes placed on the outer and inner sections of the curved duct wall show that the I-V characteristic is determined primarily by the electron-ion current balance at the wall on the outside of the curve. The application of a bias to a planar electrode on the outer wall section was found to give the same increase in throughput as a positive bias applied to the entire duct with the advantage of a much smaller electron current being drawn by the biasing power supply. The improvement in duct throughput achievable with positive-biasing of the duct wall was found to depend on both the configuration and strength of the magnetic field in the quarter torus filter. The plasma density profile and potential were unaffected by the application of the bias     

交流Josephson效应中的有限波数影响

本文指出,由于电磁波在Josephson结势垒中的波长远小于其真空波长并已达到典型Josephson结的线度量级,应该考虑k≠0的有限波数效应。本文导出微波场辐照条件下计入了有限波数效应的Josephson结超电流公式,它也适用于还存在静态磁场的情况。对该公式的分析表明:有限波数效应和数量级很小的静态磁场(如≤0.1G)就可能对微波诱生的常电压电流台阶产生重要影响。例如,偏置电压V₀=nhf/2e(n=0,±1,±2、…)处的台阶可能对某些n值不存在的缺级现象,特别是可能出现所有偶(奇)n值对应的台阶不存在的偶(奇)缺级现象;l-V曲线不对称等等。 关键词：     

原子力显微技术研究ZnO纳米棒的压电放电特性

在原子力显微镜的接触扫描模式下,研究了半导体ZnO纳米棒的压电放电特性.采用两步湿化学法制备沿c轴择优生长的ZnO纳米棒阵列;利用镀Pt探针接触扫描ZnO纳米棒获得峰值达120 pA电流脉冲,脉冲持续时间可达30 ms,电流脉冲与纳米棒的形貌存在对应关系.镀Pt探针与ZnO纳米棒接触形成肖特基二极管,I-V特性研究表明放电的ZnO纳米棒压电电势必须大于03 V,以驱动肖特基二极管并输出电流;放电时肖特基二极管的结电阻达吉欧(GΩ)量级,是影响压电电势输出的主要因 关键词： ZnO 纳米棒 压电放电 肖特基接触     

HL-2A装置偏滤器的脱靶等离子体实验

在HL-2A装置偏滤器靶板上采用嵌入式静电三探针阵列和偏滤器室内的电动扫描四探针组测量了同一极向截面的内外中性化板上和偏滤器室内的电子温度、密度、悬浮电位、空间电位、电场、电子压强及其分布,研究了偏滤器中等离子体参数的分布及非对称性和脱靶等离子体运行模式下的等离子体行为,开展了偏滤器脱离靶板等离子体的实验研究。利用主真空室的快速往复扫描三台阶式六探针系统测量了主等离子体边缘和偏滤器室内的等离子体温度、密度、粒子通量和中性粒子密度等参数,研究了脱靶等离子体的形成过程、物理特性、控制方法,以及对主等离子体性能的影响。     

Self-Consistent Study of Conjugated Aromatic Molecular Transistors

We study the current through conjugated aromatic molecular transistors modulated by a transverse field. The selfconsistent calculation is realized with density function theory through the standard quantum chemistry software Gaussian03 and the non-equilibrium Green＇s function formalism. The calculated I - V curves controlled by the transverse field present the characteristics of different organic molecular transistors, the transverse field effect of which is improved by the substitutions of nitrogen atoms or fluorine atoms. On the other hand, the asymmetry of molecular configurations to the axis connecting two sulfur atoms is in favor of realizing the transverse field modulation. Suitably designed conjugated aromatic molecular transistors possess different I - V characteristics, some of them are similar to those of metal-oxide-semiconductor field-effect transistors （MOSFET）. Some of the calculated molecular devices may work as elements in graphene electronics. Our results present the richness and flexibility of molecular transistors, which describe the colorful prospect of next generation devices.     

圆形复合式磁控溅射阴极设计及其放电特性模拟研究

基于二维有限元算法使用COMSOL软件对圆形复合式磁控溅射阴极的磁场进行了计算,结合Matlab优化工具箱分别采用遗传算法和模拟退火算法对圆形复合式磁控溅射阴极的结构进行优化,得到靶材利用率达到最大的最优结构.对得到的最优化磁控阴极,基于自洽粒子模拟方法,使用VSim软件对不同工况下的放电特性进行了模拟.研究发现随着磁场非平衡度的增加,阴极表面电势降落最大的位置和等离子体聚集的位置,沿着阴极表面外沿不断向阴极中心移动,阴极表面磁场的强度不断减小.随着磁场非平衡度的增加,等离子体密度先增加后减小,鞘层厚度先减小后增加,等离子体的密度和鞘层厚度不仅与磁场非平衡度有关,而且与磁场强度有关.最后根据粒子模拟的结果,对复合式磁控阴极的靶材刻蚀深度进行了研究.研究发现,在优化前后靶材的刻蚀范围从60 mm扩展至整个靶面,极大地提高了靶材利用率.     

Thin-film deposition by combining plasma jet with spark discharge source at atmospheric pressure

This study demonstrates a method for the deposition of CuO_x thin films by combining atmospheric pressure plasma jet with spark discharge. In this type of discharge source, the bulk copper material of spark discharge electrodes plays the role of a precursor. Copper atoms and particles go through the physical processes of sputtering, evaporation, and further agglomeration and condensation in the plasma jet and on the substrate. The experiments were carried out with and without a combination of discharges. The material coated on the substrate was studied using a scanning electron microscope, Raman spectroscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy. The characteristics of the set-up and plasma, such as I-V curves, optical emission spectra, and substrate temperature, were also measured. Copper electrodes were examined for erosion by a scanning electron microscope. The results demonstrate that deposits coated by combined discharge show denser and thicker films.     

Observation of floating potential asymmetry in the edge plasma of the SINP tokamak

Edge plasma properties in a tokamak is an interesting subject of study from the view point of confinement and stability of tokamak plasma. The edge plasma of SINP-tokamak has been investigated using specially designed Langmuir probes. We have observed a poloidal asymmetry of floating potentials, particularly the top-bottom floating potential differences are quite noticeable, which in turn produces a vertical electric field (E_v). This E_v remains throughout the discharge but changes its direction at certain point of time which seems to depend on applied vertical magnetic field (B_v).     

Application of Emissive Probes for Plasma Potential Measurements in Fusion Devices

In experimental fusion devices, up to now, only cold probes were used to determine the plasma potential in the s crape‐ o ff l ayer (SOL), and their floating potential was assumed to be proportional to the plasma potential. However, drifting electrons or beams shift the current‐voltage characteristic of a cold probe by a voltage, which corresponds to the mean kinetic energy of the drifting electrons. This problem can be avoided by the use of electron emissive probes, since an electron emission current is independent of electron drifts in the surrounding plasma. In addition emissive probes are insensitive to electron temperature fluctuations in the plasma. We have used an arrangement of three emissive probes in the edge plasma region of ISTTOK (Instituto Superior Técnico tokamak) at Lisbon. The probes have been mounted in such a way that the tips are positioned on the same poloidal meridian but on different minor radii in the SOL. With this arrangement, the plasma potential has been measured in the edge region of the ISTTOK, and first results are presented in this contribution.     

由加性和乘性噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振

根据信噪比理论，研究了由乘性和加性白噪声以及周期矩形信号共同作用的非对称双稳系统的随机共振。推导出了信噪比的解析表达式，并且该表达式适用于任意的信号振幅。数值分析表明乘性噪声强度D和加性噪声强度α对信噪比的影响是不同的：对应于任意的一个非对称系数r的值，SNR-α 曲线比SNR-D曲线更容易出现随机共振。即当系统的双阱不是很不对称的时候，改变加性噪声比改变乘性噪声更容易产生随机共振。此外，势井的非对称性能够减小信噪比。