大气压氩气微放电通道中电子激发温度的时间演化

利用双水电极介质阻挡放电装置，采用光谱方法测量了大气压氩气介质阻挡放电微放电通道 中的电子温度的时间演化.选取波长为69654nm(2P₂→1S₅)，763 51nm(2P₆→1S₅ )，77242nm(2P₂→1S₃)的氩原子谱线进行了时间分辨测量.实验 发现在放电期间，电 压波形开始下降，在放电熄灭后又开始上升.高能级为2P₂的跃迁（77242nm和 69654nm ）比2P₆的跃迁76351nm要延迟几十ns.根据其时间分辨谱，估算了微放电中的 电子激发 温度的时间演化，结果表明，电子激发温度并不是一个恒定值，而是随时间变化的.当放电 电流达到最大值，即电子密度达到最大值时，其电子温度并未达到最大值，而经过200ns 后 才达到最大值. 关键词： 大气压介质阻挡放电 发射光谱 电子激发温度 微放电通道     

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采用了通用高速A/D采集器采集信号数据,用软件的方法开发出了具备多道能谱脉冲识别和计数分析能力的软件.用此软件实现了每次托卡马克放电后,在较短的时间内从庞大的原始采集数据中提取出能谱脉冲数据,计算和显示能谱图,这为下一步测量电子温度打下了基础,并同时实现了数据共享.     

HL—1装置汤姆逊散射测量空间两点电子温度

本文叙述用激光汤姆逊散射方法测量HL-1装置在不同放电条件下空间两点的电子温度。简要介绍了测量条件,空间两点测量的实验安排及数据获取系统等。对实验结果进行了初步分析。在适当改变等离子体边缘径向电场分布时,电子温度有明显增加。     

大气压氩气放电六边形斑图的电子激发温度研究

采用特殊设计的气体介质阻挡放电实验装置,对大气压氩气放电六边形斑图的放电信号及激发光谱进行了测量。采用发射光谱强度比法,计算了放电丝呈六边形斑图时的电子激发温度。实验发现,随着驱动电压频率的升高,六边形斑图的电子激发温度明显升高,各放电通道之间的放电时间相关程度提高。该工作对控制斑图的形成和研究斑图动力学具有重要参考价值。     

气流对氮气介质阻挡放电气体温度及放电模式的影响

利用光谱测量和高速照相的方法,对大气压氮气介质阻挡放电进行了研究.在气流的帮助下,2mm气隙中的均匀放电可以长时间得以维持.根据放电电流波形和1μs曝光时间的放电图像,这种均匀放电被判定为汤森放电.用氦氖激光器对实验中所用的光谱仪带来的谱线轮廓展宽进行了标定,并将得到的仪器展宽数据输入Specair软件,计算了不同气体温度下氮分子二正系0—2谱带的谱线轮廓.通过用计算谱线轮廓去拟合实验谱线轮廓,确定了氮分子的转动温度并将其近似为气体温度.结果表明:大气压氮气介质阻挡汤森放电并不能使气体温度大幅上升(ΔTg≤50K),气体温度的小幅上升不会引起热不稳定性而导致放电发展成为细丝放电.气流确实可以降低放电气体温度,但这不是使汤森放电得以维持的原因.通过比较加入气流前后的放电光谱可知,气流降低了气隙中杂质氧的含量,使得更多的氮分子亚稳态N2(A3Σu+)的寿命延长到下一次放电的起始时刻,为汤森放电提供了必需的大量种子电子.     

介质阻挡放电丝模式和均匀模式转化的特性

利用水电极介质阻挡放电装置，采用电学方法和发射光谱，研究了空气中介质阻挡放电从微放电丝模式向均匀放电模式转化的过程. 结果表明，大气压下增大外加电压或者电压一定减小气压，放电都能够从微放电丝模式过渡到均匀模式. 高气压下放电为流光击穿而低气压下为辉光放电. 利用放电发射光谱，研究了高能电子比例随实验参数的变化. 结果表明气压减小时高能电子比例增大，电压增加时高能电子减少. 利用壁电荷理论对以上实验结果进行了定性分析. 结果对介质阻挡均匀放电的深入研究具有重要价值.     

用激光吹气注入高Z杂质使HL-1M托卡马克放电安全终止的研究

采用高Z杂质注入HL-1M等离子体中, 触发等离子体电流衰竭的实验已经施行.用激光吹气注入高Z杂质能够增加辐射冷却，等离子体在-3ms时间内迅速冷却而且在电流终止之前电子温度损失约80%.实验证明：它是一种使得大型聚变实验装置上在放电破裂之前显著减少等离子体中热能而且安全终止放电的简单、快速和有效的途径. 关键词： 高Z杂质 破裂 等离子体终止 激光吹气     

四阳极直流辉光放电正柱区数值分析

分析了具有中间开窗电极四阳极直流辉光放电装置的氦气放电中阴极与较近阳极间放电正柱区的电子密度、电子温度和等离子体碰撞频率, 及其空间分布随放电气压变化规律。结果表明电子密度在径向上呈类似于抛物线的分布, 而碰撞频率和电子温度在整个放电管内近似均匀分布。探讨了不锈钢阳极座和矩形窗口对这些参数的影响, 为进一步进行装置仿真和实验研究提供参考。     

光学发射光谱法测量氩气微空心阴极放电中特性参数

针对微空心阴极放电(MHCD)装置,通过在氩气中添加少量氮气,分析氮分子第一正带系N2(B3ΠgA3u+)发射光谱的方法测量了MHCD中的气体温度,通过氩气中混有的少量氢气,分析Hβ谱线Stark加宽得到电子数密度。研究表明,MHCD在极小的体积和很高的功率密度下维持放电,致使发生了明显的气体加热现象,气体温度可高于700 K,并且随着放电室压强和放电电流呈有规律的变化,具有较好的可控性,电子数密度的量级为1014～1015cm-3。通过对不同条件下等离子体特性参数的诊断和分析,得到了其量级和变化规律,对MHCD的广泛研究和应用提供了重要的实验数据和技术支持。     

HL-1M托卡马克中的电子温度空间分布

叙述了用电子回旋辐射测量电子温度的原理和方法，并给出了在ＨＬ－１Ｍ托卡马克上的不同放电条件下的实测结果。在某些实验条件下，如电流上升、弹丸注入和重杂质聚集，出现了电子温度的中空分布。在托卡马克等离子体边缘加上直流偏压的情况下，观测到电子温度分布变陡。这些现象与等离子体中心的输运有密切的关系。     

CT-6B托卡马克装置上电流上升阶段电子温度的光谱测量

在CT-6B托卡马克装置上,用一米掠入射真空紫外单色仪测量了氧杂质各阶离子OII-OVI的谱线辐射的时间变化,用HCN远红外激光干涉仪测量了电子密度的时间变化。利用谱线时间史的方法,由谱线起始时间估算了放电初期电流上升阶段电子温度的时间变化。用数值计算分别考察了氧杂质进入通量和约束时间对谱线峰值强度和起始时间的影响。估算得到的电子温度在放电开始后0.36,0.56,0.66,0.90和1.4ms,分别为3.6,5.6,7.3,10.8和21eV,它们反映了放电初期等离子体中心区电子温度的变化。 关键词：     

N2介质阻挡放电中有效电场的光谱测定

采用蒙特卡罗方法，模拟了N2非平衡态直流放电等离子体过程。计算了不同E／N条件下电子在氮气中的漂移速度，结果与实验数据符合得很好。模拟了电子激发态粒子数随E／N的变化关系。提出在介质阻挡放电研究和应用中，通过监测两条紫外谱线145和201nm强度之比来监测有效电场的方法。     

容性耦合射频氩等离子体放电诊断研究及仿真模拟

针对中等气压、中等功率下射频容性耦合(CCRF)等离子体的放电特性,采用基于流体模型的COMSOL软件仿真,建立一维等离子体放电模型,以Ar为工作气体,研究同一气压时不同射频输入功率下等离子体电子温度和电子密度的分布规律。同时依据仿真模型设计制作相同尺寸的密闭玻璃腔体和平板电极,实验测量了不同射频输入功率时放电等离子体的有效电流电压及发射光谱,进而计算等离子体的电子温度及电子密度;利用玻耳兹曼双线测温法,得到光谱法下等离子体的电子温度及电子密度。结果表明:当气体压强为250 Pa、输入功率为100~450 W时,等离子体电压电流呈线性关系,电子密度随功率的增大而增大,而电子温度并未随功率的变化而有明显变化,其与功率无关。运用仿真模拟验证了实验的准确性,通过比较,三种方法所得的结果相近。通过结合等效回路法、光谱法和数值模拟仿真法初步诊断出中等气压下等离子体的放电参数,提出了结合三种方法作为实验研究的方法,使实验结果更具说服力,证明其方法的可靠性,也为进一步的等离子体特性研究提供依据。     

SWIP—RFP装置慢斜升放电的反场箍缩实验

在硅化后的良好器壁条件下，采用慢斜升放电模式，获得了具有高电流密度和较高温度的反场箍缩（ＲＦＰ）等离子体，在实验中观测到磁通长时间的持续增长，随等离子体电流增大而增大，并出现与环向磁通相伴的ＭＨＤ扰动现象，实验证实，斜升放电的ＲＦＰ等离子体存在“发电机”效应，ＲＦＰ位形维持时间长达８００μｓ，等离子体电流约１００ｋＡ，电子和离子温度分别达到７０ｅＶ和８５ｅＶ。     

利用人工神经网络进行激光等离子体诊断

利用前馈神经网络对激光等离子体打靶实验中所得的Ｘ光光谱数据进行处理，可以方便地球出等离子体的电子温度和电子密度等参数。在对网络的训练时采用误差信号反向传输算法，训练后的神经网络能够有效地对Ｘ光光谱数据进行处理，文中给出了用此法算出的Ｍｇ等离子体电子温度和电子密度的空间分布轮廓，与用传统方法所得的结果完全吻合。     

大气压介质阻挡放电超四边形斑图的等离子体参量

本工作利用双水电极介质阻挡放电装置,采用发射光谱方法,在大气压氩气介质阻挡放电中研究了由不同空间尺度 微放电通道构成的超四边形斑图的等离子体参量.实验发现直径较大的微放电通道(大点)和直径较小的微放电通道(小点)亮度不同.采用氮分子第二正带系谱线计算了分子振动温度,利用谱线强度比方法得到了电子激发温度,用氩原子696.54 nm谱线的Stark展宽估算了电子密度.结果显示小点的电子密度和分子振动温度均高于大点,而电子激发温度低于大点.这说明稳定超四边形斑图中不同尺度微放电的等离子体状态不同.     

大气压氩直流微放电光谱研究

微空心阴极放电或微放电是一种能够实现高气压下放电的有效方法。利用不锈钢空心针作阴极,不锈钢网作阳极,进行了大气压氩直流微放电实验研究。测量了大气压氩微放电光谱,发现氩气的发 射谱线主要集中在690～860 nm范围,且全部为氩原子4p—4s的跃迁。实验研究了不同放电电流、气体压强、气体流量与谱线强度之间的关系,发现谱线强度随放电电流、气体流量增加均增加,而谱线强 度随压强变化呈现不同特征：谱线强度随压强的增加先增加后降低,在13.3 kPa时强度最大。此外,选用跃迁波长为763.51和772.42 nm的两条光谱线,利用发射谱线强度比值法测量了氩气微放电等离子 体的电子激发温度。结果显示,其电子激发温度处于2 000～2 800 K之间,且随放电电流的增加而增加,随气体压强和气体流量的增加而降低。     

同轴传输线微放电的统计理论稳态建模及敏感区域计算

为准确有效地预测微波器件的微放电阈值,提出了一种可以同时考虑同轴结构微放电过程中单边与双边碰撞的统计理论稳态模型.考虑到同轴结构中场分布的非均匀性以及二次电子的出射随机性,采用微扰法近似推导电子轨迹表达式,并基于电子出射速度与渡越时间之间的隐式关联性,构建用于计算同轴结构内、外导体处电子渡越时间概率分布的联合概率密度函数.通过电子出射相位分布的稳态假设,推导用于描述同轴结构中微放电倍增过程的稳态积分方程组,并提出一种通用的联立迭代求解方法.采用稳态模型分别计算银、铜、铝与阿洛丁等工程常用镀膜材料的同轴传输线微放电敏感区域,并分析了同轴传输线径比对微放电阈值的影响.与欧空局的微放电实验结果对比表明,稳态模型能够准确有效地计算同轴传输线的微放电阈值,同时发现平行平板与同轴结构微放电的敏感曲线之间存在显著差异.研究提供了一种精确有效的同轴传输线微放电阈值分析方法,并为实际工程中"免微放电"微波器件的设计与优化提供参考与依据.     

直流空心阴极放电中鞘层区电子的输运过程

采用蒙特－卡洛方法对空心阴极放电中鞘层区电子的输运过程进行了研究，电子在鞘层区被非均匀电场加速，两次碰撞之间的步长是由电子与中性粒子的碰撞频率确定。模型中三种碰撞截面积是由实验和理论数据拟合而来。研究了电子平均能量、电子密度和电离系数在径向的分布。电子能量的空间分布结果与实验很好地符合。 关键词：     

电子诱发波导微放电实验研究

针对宇航微波器件功率密度越来越大,空间电子可能诱发微波器件发生微放电的潜在威胁,通过设计特殊波导结构,利用电子枪提供的种子电子入射到特殊波导内,在波导内通入大功率微波信号,利用检波器和示波器分别检测透射波形和反射波形,观察微放电现象的持续过程;改变电子入射能量,观测到不同程度的微放电现象,该电子枪提供种子电子诱发波导微放电效应的实验方法为微波器件微放电效应研究提供了重要手段。