利用LabVIEW研究灯丝中的能量传递

利用LabVIEW虚拟仪器采集小灯泡稳定发光以及通断瞬间的电压与电流信号,结合对灯丝中能量传递过程的定量分析,验证了热辐射的斯忒藩-玻耳兹曼定律,并计算了灯丝的长度、半径及有效发光面积.     

面源电子枪灯丝的热均匀性分析和设计

测试像增强器荧光屏的亮度均匀性，需要能够发射均匀电子的面源电子枪，设计面源电子枪要对灯丝各点发射的电子数量、电场分布、电子轨迹,以及均匀电子垂直轰击荧光屏几个方面进行理论分析和计算。指出在真空系统中面源电子枪灯丝的热均匀性是使灯丝各点发射的电子数量相等的先决条件，也是灯丝造型设计首先要解决的问题。在真空系统中，热辐射是影响面源电子枪灯丝各点温度的主要因素。参考相关资料，对热辐射均匀性进行了理论分析，推导出3种几何形状的热辐射公式；通过计算和比较，得出了锥状螺旋灯丝的热平衡较好的结论，为下一步电场分析和电子轨迹分析做好了准备。     

发射光谱和吸收光谱演示实验的改进

1.白光源:要求温度要高、发光要强。否则会使光谱上的连续谱背景显得很暗淡,暗线无法看清。因此,白光源采用30W以上的、灯丝发光集中的低压灯泡,并经铁箱侧面镶着的一个焦距为7—8cm的透镜会聚。     

具有红外反射膜的节能卤素灯

研究了节能卤素灯的技术和设计问题.给出了红外反射膜的厚度对近红外波段的反射率分布以及该涂层对2 850 K照明光源在可见光范围内的影响,讨论了灯丝和泡壳的几何形状,以及钨丝对红外反射能量的吸收.实验表明：1）当选用9层膜时,实验数据与计算值偏差很微小.当灯的管径为10 mm,而灯丝外径为1.5 mm时,节能可达12%到13%.2）对圆柱形灯外壳,在不考虑端面影响时,光源的灯丝若处于外壳的中心轴上,则反射的能量会有效地返回灯丝.3）螺旋结构的灯丝比表面光滑的直钨丝有更高的吸收率,灯丝绕成螺旋后在现行的螺距尺寸下吸收率能达到0.6~0.7.     

87Rb-Ar光谱灯光谱特性和滤光效果研究

通过超精细光谱测量,研究灯泡和滤光泡均充入氩气情形下,铷光谱灯的光谱特性和同位素滤光效果.研究结果表明,充氩气的铷光谱灯谱线轮廓存在一定程度的变形,为了减轻这种变形,谱灯的工作温度应适当降低.此外,滤光泡气压、长度和工作温度对滤光效果有显著影响.根据研究结果,优化了谱灯和滤光泡的设计参数和工作参数.将优化后的铷光谱灯和滤光泡用于铷原子频标,显著改善了短期频率稳定度.     

利用热镜膜提高白炽灯光效的理论研究

本文建立了分析、设计热镜型节能白炽灯的理论模型,并对热镜膜的选择与性能、灯丝的性能、几何反射因子、灯丝温度、灯丝绕制、泡内充不同气休等因素对光效的影响进行了计算和讨论。所得结果对热镜节能白炽灯的设计具有指导意义。     

发光学及其新进展

发光是一种物体把吸收的能量,不经过热的阶段,直接转换为有选择性的特征辐射的现象.这和处于热平衡状态的物体所发出的热辐射是不同的.例如,采色电视荧光屏的发光,是屏上的发光材料吸收了电子射线的能量直接转换而来的;而普通白炽电灯的光则是热辐射,是电流使灯丝产生焦耳热,灯丝温度升高而变亮的.虽然对发光现象的研究早在十七世纪就已开始,而且有不少的著名科学家,如伽利略、波义耳、牛顿、贝克勒、连纳尔德、斯托克斯、韦德曼等参与了这一领域的工作,甚至得到了像斯托克斯定则这类带有普遍意义的结果(这个定则告诉我们,发光的波长一般总…     

半导体泵浦铷蒸气激光实现线偏振基模输出

采用2400 1/mm的平面光栅搭建Littrow外腔压窄半导体激光器输出激光线宽,获得中心波长可调的线宽0.16 nm的半导体激光作为铷蒸气激光的泵浦源.实验中,使用斩波器将泵浦光变为脉宽1 ms,重复频率100 Hz的重复脉冲形式,聚焦进长度为8 mm的铷蒸气泡,泡内充入79 kPa甲烷作为缓冲气体.进入铷蒸气泡的泵浦光峰值功率为1.84 W时,控制铷泡温度在125℃,获得了峰值功率17.5 mW的基模线偏振铷激光输出.     

不同工质时脉动热管换热特性实验研究

本文通过实验研究了工质类型和工质充液率对竖直式脉动热管换热特性的影响。采用了去离子水、甲醇和乙醇三种液体作为工质,加热功率为5~80 W。结果表明,脉动热管的换热特性与工质充液率密切相关。当去离子水充液率为50%时,脉动热管内能够形成稳定的气柱和液塞流动,具有最佳的换热表现,获得的最低热阻为80 W加热功率下的0.47K/W。在较小的加热功率下,乙醇和去离子水具有比甲醇更小的热阻,随加热功率增加,采用甲醇时加热段温度上升波动剧烈,而采用去离子水和乙醇时温度上升平缓,具有更好换热效果。甲醇和乙醇做工质时获得的最小热阻分别为80 W加热功率下的0.56 K/W和0.48 K/W。     

ICF平面低温冷冻靶系统的初步设计及应用

 利用Gifford-McMahon（G-M）制冷机提供低温源,研制了平面低温冷冻靶系统。该系统最低温度可以达到10 K,制冷功率随温度降低而降低,制冷速率可控。其中,在18.6 K其制冷功率可以达到6.5 W;在14 K其制冷功率为3 W。利用该系统,初步开展了氩、氢的冷冻实验,并研究了温度对激光惯性约束聚变靶丸结构的影响。获得了氩、氢平面低温冷冻靶,并观察到了低温诱导聚变靶丸形变现象。     

气压对于低气压双频容性耦合Ar/O2 等离子体放电特性影响的研究

 研究了气压对双射频氩氧混合等离子体电子温度和电子密度的影响。在13.56MHz低频功率和94.92MHz高频功率固定为60W和氩氧气体比为1:9的情况下，利用发射光谱法分析了气压不同时氩氧混合等离子体的放电光谱中的特征谱线的变化规律。使用一维质点网格法(PIC-MC)静电模型计算了电子温度和电子密度。结果表明：电子温度随着气压的增加先降低后升高，与实验结果趋势相吻合；电子密度随着气压的增加先增大后减小。     

半导体蓝光二极管的发光之路

<正>一、前言2014年10月7日,瑞典皇家科学院将诺贝尔物理奖授予了日本科学家赤崎勇(Isamu Akasaki),天野浩(Hiroshi Amano)和中村修二(Shuji Nakamura),表彰他们成功研制出一种有效的、环境友好的光源——蓝光发光二极管(LED,light-emitting diode)。这是继热辐射型白炽灯、充氩、汞的荧光放电灯和金属卤化物灯等类型后的新型固体光源,是一次继爱迪生发明的灯泡之后,在凝聚态固体物理上一次划时代的光革命。就如同人类从未停止对火,对电,到对光的追求、应用和研究一样,人类始终对     

湍流喷注噪声定律的发展

本文对流体动力噪声的Lighthill理论进行了讨论,并导出与其U~8定律等值的压力定律,即噪声总功率为 W=8KD~2((P_1-P_0)~4/(ρ_0c_0P_1~2)) K即Lighthill常数,D喷口直径,P_1和 P_0分别为气室和大气压力。这个式子适用于低压冷空气喷注。进一步推广,求得高压阻塞喷注的湍流噪声、温度不同、喷注媒质不同也都适用的定律,以90°方向、距离1米处的声压级表示(dB,0dB=20μPa),得 L=80 10log((R-1)~4/(R~2-R 0.5)) 20log(TM_0/T_0M) 20logd其中,R=P/P_0,d=直径(mm),T,M为工作媒质的温度和分子量而T_0,M_O为室温及空气分子量。压力定律完全符合实验结果,它更便于在实际中应用。过去作者等提出的经验公式非常接近理论公式。     

超细钨丝的电解腐蚀制备及其性能表征

 直径小于7 μm的超细钨丝是制备Z-pinch丝阵负载的主要原料，为了满足Z-pinch物理实验需要，利用电解腐蚀法原理，制备出了直径最小为3.0 μm的超细钨丝。研究了电解液温度、电解液质量分数、电解电压和收丝速度等工艺条件对钨丝的影响，并用扫描电镜、原子力显微镜和万能测力计测试了所制备钨丝的直径、形貌及抗拉强度。实验表明，电解电压和收丝速度是影响钨丝腐蚀速度的主要因素，所制备的钨丝表面光滑,均方根粗糙度为2.42 nm，直径为3.5 μm的钨丝其抗拉强度为2.32 g。利用这种方法所制备的超细钨丝已用作Z-pinch丝阵负载的靶材料，取得了很好的物理实验结果，X光能量已达到36.58 kJ。     

Rb谱灯的同位素滤光

用扫描式Fabry-Perot平涉仪测量了经内充缓冲气体的Rb~(85)滤光泡滤光后的Rb~(87)D_1线谱线轮廓,考察了不同的缓冲气体种类和压力、滤光泡长度及Rb~(87)谱灯光强对滤光效果的影响,指出在Rb~(85)滤光泡内充以适当的混合气体,可以增强滤光效果,从而提高光抽运汽泡型Rb频标性能。     

槽道尺寸对平板式环路热管性能的影响

设计开发了一套平板式环路热管,比较了2 mm×1.5 mm和1 mm×1 mm(高×宽)两种蒸气槽道环路热管在不同倾角和充液率下的性能。结果发现,两种蒸气槽道在相同条件下最低启动功率相同,但前者启动时间和过渡时间较后者短。稳定运行时,除充液率为55%且功率小于150 W外,其他情况下前者运行温度比后者低。变工况运行时,随功率的增大,温度后者变化很大,而前者变化较小,前者自适应能力强。对于传热特性,两种槽道环路热管的热阻都随功率的增大而逐渐减小,最后趋于平稳;对水平、充液率为55%的系统,功率较小时前者热阻较大,功率增大后,其值大幅减小,215W时仅为0.12℃/W。     

突出气相压头环路热管的启动及温度波动研究

针对突出气相压头的环路热管展开了启动形式和温度波动的实验研究。该热管将吸液芯与蒸发器隔开并在蒸发器底部形成一个蒸发腔,使工质液滴在蒸发腔内蒸发,进而可获得相对较大的气相压头。实验发现该环路热管因功率负载或灌充率不同而存在三种启动形式:平稳启动、过冲启动和滴落蒸发启动。当加热功率较小时,为平稳启动,此时温度波动比较明显(主要发生在冷凝器出口和蒸发器进口处);当加热功率较大时(220 W),转变为过冲启动,该工况所需的启动时间变长、运行温度变高,但并无明显的温度波动现象;相同的加热功率如果减小系统的灌充率,系统会出现滴落蒸发的启动形式。加热功率从50 W增大至220 W时,温度波动的振幅和周期呈现变小的趋势。     

基于聚龙一号的钨丝阵Z箍缩内爆辐射特性

介绍了基于聚龙一号装置的Z箍缩诊断和实验布局, 分析了丝数132~300、丝直径5~10 m、丝阵直径13~30 mm的单/双层钨丝阵Z箍缩内爆动力学过程和软X射线辐射特性规律。研究表明, 钨丝阵等离子体的停滞时间与零维薄壳模型计算的停滞时间一致, 内爆轨迹存在偏离, 丝阵等离子体内爆开始前以丝烧蚀为主, 内爆开始时间约为总内爆时间的67%;随着负载质量和半径的增大, 负载电流、内爆停滞时间和X射线辐射脉冲半高宽也相应增加, X射线辐射峰值功率减小。双层钨丝阵的内爆均匀性和一致性优于单层丝阵, 其辐射峰值功率明显高于单层钨丝阵, 但单/双层钨丝阵辐射产额基本相当, 能量转换效率约为15%。此外, 还初步讨论了单层钨丝阵驱动的低密度泡沫动态黑腔辐射功率波形特征及其与纯钨丝阵内爆辐射的差异。     

热辐射光子对高能粒子的影响

从热辐射和高速粒子的康普顿背散射出发，结合热辐射规律，探讨了热辐射对高能粒子的影响，给出了由于热辐射造成的高能粒子的能量损失、功率损失、光阻力和光压的表达式。结果显示：由于热辐射造成的高能粒子的能量损耗、功率损失、光阻力和光压正比于温度的4次方，正比于高能粒子Lorentz因子的平方。本文还通过计算得出热辐射对高能粒子的影响可以忽略。     

半导体泵浦铷蒸气激光器国内首次出光北大核心CSCD

采用体光栅对商用线阵半导体激光器进行线宽压缩,得到线宽0.1nm、中心波长780.2nm、最高连续输出功率80W的泵浦激光输出。为了降低热效应,通过外加斩波器将泵浦光转化为脉冲模式,脉宽440μs,占空比为1∶5。采用长度为5mm的铷金属饱和蒸气作为增益介质,并在常温下充入33kPa乙烷和47kPa氦气,进行了出光实验。在泵浦峰值功率35.4W,铷吸收池温度120℃时,得到峰值功率600mW的795nm铷激光输出,斜率效率为1.7%。