含温有界原子模型下电子与离子碰撞激发和电离截面的理论研究

采用扭曲波玻恩交换近似方法，在自由原子模型下计算了电子与离子碰撞激发、电离截面，计算值与实验一致；在含温有界平均原子模型下，系统研究了不同温度、密度等离子体中离子的电子碰撞直接电离截面，发现由于温度、密度效应导致离子的能级漂移，引起等离子体中离子的碰撞电离截面比自由原子情形发生较大变化. 关键词： 平均原子模型 扭曲波波恩交换近似 电离截面     

局部热力学平衡状态下的等离子体电导率计算

在Zollweg & Liebermann模型（Z&L模型）的基础上,结合高温条件下的量子机理作用,考虑了电子与中性粒子的碰撞关系,最终得出修正后的电导率模型,并对局部热力学平衡状态下的水中放电等离子体的粒子数密度及电导率进行了模拟计算.计算结果表明压力为定值的情况下,水中放电等离子体的总粒子数密度随温度变化呈下降趋势,温度达到15000 K时,一次电离达最大值.电导率随温度增加总体呈上升趋势,温度低于12000 K时,电子与中性粒子的碰撞起主导作用,而温度高于25000 K时,电子与离子的碰撞起主导作用.     

局部热力学平衡状态下的等离子体电导率计算

在ZollwegLiebermann模型(ZL模型)的基础上,结合高温条件下的量子机理作用,考虑了电子与中性粒子的碰撞关系,最终得出修正后的电导率模型,并对局部热力学平衡状态下的水中放电等离子体的粒子数密度及电导率进行了模拟计算.计算结果表明压力为定值的情况下,水中放电等离子体的总粒子数密度随温度变化呈下降趋势,温度达到15000 K时,一次电离达最大值.电导率随温度增加总体呈上升趋势,温度低于12000 K时,电子与中性粒子的碰撞起主导作用,而温度高于25000 K时,电子与离子的碰撞起主导作用.     

氩气微腔放电中特性参数的数值模拟研究

本文采用二维自洽完全流体模型,针对阳极为通孔的高气压微腔放电结构,研究了微腔放电的参数特性.数值计算得到了氩气压强为100 Torr,放电稳态时的电势分布、电子数密度分布和电子温度分布等重要参数.模拟结果表明放电区存在显著的阴极鞘层结构,电子数密度的峰值达到10²⁰ m^-3,电子温度的量级为几个eV至十几eV,该结论与实验结果相一致.数值模拟合理的解释了微腔放电的基本原理. 关键词： 微腔放电 等离子体模拟 流体模型     

高通鸟笼线圈激发螺旋波等离子体特性研究

研制了高通鸟笼线圈,使用氩气作为工质气体对射频天线的工作性能进行了初步评估。利用COMSOL5.4模拟出了鸟笼天线在13.56MHz的工作频率下,电场和磁场呈线性极化分布。对鸟笼线圈进行了电路结构解剖,推导出了其谐振频率计算公式。利用热耦合红外测温仪测试了正常工作状态下的鸟笼线圈外表温度明显低于传统射频天线,电容器最高温度仅65.8°。使用光谱仪对螺旋波等离子体放电光谱特性进行诊断。通过朗缪尔探针诊断了不同压强和磁场强度下螺旋波等离子体密度,在1.0Pa、600Gs、射频功率700W条件下等离子体密度达到1.62×10¹⁸m^-3。诊断了正向功率和反向功率对应的等离子体密度,其与磁滞现象变化趋势雷同。测试了螺旋波等离子体的径向密度分布,其在轴心处密度达到最高。探究了无磁场条件下等离子体特性,其密度值不会发生大幅度跃迁,纵向磁场是引发螺旋波等离子体放电的关键因素,低压条件下有利于得到更低的电子温度,最低达到2.67eV。表明鸟笼线圈低热耗、高馈入的特性使其在激发大体积的高密度螺旋波等离子体方面具有明显优势,可以投入到下一阶段氢气螺旋波等离子体的激...     

Pb等离子体电子压强的自洽场计算

对含温有界自洽场平均原子结构中,用分波法和Fermi-Dirac统计处理自由电子.在计算电子压强时考虑了共振态和交换、库仑关联对压强的影响.以Pb为算例,计算了Pb在一些温度密度点下的电子压强,并将计算结果与TF、TFD(Thomas-Fermi-Dirac)等模型作了比较.     

二维自旋轨道耦合电子气中持续自旋螺旋态的稳定性的研究

本文利用半经典的自旋密度矩阵方法对二维自旋轨道耦合电子气中持续自旋螺旋态的稳定性进行了一些研究, 重点研究了自旋螺旋态的寿命与其波矢、载流子迁移率、温度、自旋轨道耦合强度、外电场强度等因素之间的关系, 并将部分理论计算结果与最近的一些相关实验结果进行了比较,发现两者之间大致是符合的.     

Au等离子体电子状态方程的理论研究

在改进的平均原子模型的基础上,在中心场近似下用分波法来处理部分自由电子密度分布函数,提高了电子波函数、电子占据数等原子参数的计算精度.通过平均近似处理,给出了劈裂的能带.通过使用分波法来准确计算贵金属Au的电子状态方程.     

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以碰撞为能量交换机制,按局部热力学平衡近似处理低气压等离子体,并考虑辉光放电二极之间的电位分布,得到了电子密度与气体压力的关系和电子温度与电场强度的关系。提出了一种利用压强、电压和电流就获得电子温度和密度的诊断方法。用Langmuir探针方法验证了获得的结果。     

一种简单的辉光放电等离子体诊断方法

以碰撞为能量交换机制,按局部热力学平衡近似处理低气压等离子体,并考虑辉光放电二极之间的电位分布,得到了电子密度与气体压力的关系和电子温度与电场强度的关系。提出了一种利用压强、电压和电流就获得电子温度和密度的诊断方法。用Langmuir探针方法验证了获得的结果。     

电子温度各向异性对螺旋波m=1角向模功率沉积特性的影响

采用一般的径向密度非均匀分布假设,借助温等离子体介电张量模型,利用磁化等离子体中电磁波的一般色散关系,在高密度峰值、低磁场、低气压典型参量条件下,重点分析了电子温度各向异性对螺旋波m=1角向模功率沉积特性的影响.研究结果表明:在典型螺旋波等离子体电子温度范围(3, 8) e V内,电子有限拉莫尔半径效应应当予以考虑,而离子有限拉莫尔半径效应可以忽略.低磁场条件下|n|> 1次回旋谐波对介电张量元素的贡献可以忽略.碰撞阻尼在功率沉积中占据主导地位,功率沉积在偏离等离子体柱中心轴的某一径向位置出现峰值,随着轴向电子温度T_{e, z}的增大,功率沉积强度逐渐增强.相比等离子体温度各向同性情形,等离子体温度各向异性显著改变了螺旋波m=1角向模的功率沉积特性,电子温度各向异性因子χ=T_e,⊥/T_{e, z}的增大或减小均导致功率沉积强度发生剧烈改变.     

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采用Langmuir探针方法对氢等离子体中电子密度和电子能量概率函数随射频功率的变化进行研究,发现电子密度在射频功率增加过程中出现两次跳跃。通过发射光谱法测得氢等离子体Hα、Hβ和Hγ三条谱线强度比值的变化,进一步验证了密度跳跃现象。该现象说明氢等离子体的放电模式发生了从电感耦合到电容耦合再到螺旋波模式的转变。从电子与氢分子的相互作用和Nagoya type Ⅲ型(N-型)天线电场耦合作用两方面解释密度跳跃现象。随着输入功率的增加,电子与氢分子相互作用增强,使电子密度发生跃变;当天线横向电场Ey取最大值,螺旋波轴向波矢kz分别为π/la和3π/la时天线与等离子体耦合最好,分别产生两次密度跳跃。     

钠离子和钾离子通道噪声扰动对神经网络 时空模式的影响

研究了钠离子和钾离子通道噪声扰动对Hodgkin-Huxley神经网络放电时空模式的影响. 发现无论钠离子通道噪声还是钾离子通道噪声扰动, 当取定一组温度、噪声强度, 随着耦合强度的增大, 神经网络放电时空斑图总能演化出螺旋波, 而且存在形成螺旋波所需的临界耦合强度. 分析发现钠离子通道噪声有利于神经网络螺旋波的形成, 而钾离子通道噪声不利于螺旋波形成. 结果还表明较低的温度能够使神经网络对噪声更加敏感. 最后, 讨论了特定参数下螺旋波与靶波之间的转化现象.     

LEAD螺旋波射频等离子体电子能量分布函数的测量

通过电压扫描探针测量了LEAD装置螺旋波射频等离子体伏安特性曲线和电子能量分布函数,并对等离子体基本参数剖面如电子温度、密度、等离子体电位和鞘电位降系数等进行了计算.实验发现在LEAD装置半径5cm以内的位置电子能量分布函数都遵循麦克斯韦分布.而在半径7cm附近,即与射频源线圈处于相同径向位置,电子能量呈现出典型的双麦...     

包含过渡区的等离子体电子状态方程的理论研究

在改进的平均原子模型的基础上,在中心场近似下用分波法来处理部分自由电子密度分布函数,提高了电子波函数、电子占据数等原子参数的计算精度.通过平均近似处理,给出了劈裂的能带,从而改善了物质电子状态方程的计算精度.作为算例,计算了Mo,Au等元素的原子能量、电子压强、熵及定容热容. 关键词： 自洽场原子结构 原子能量     

铁砷超导体比热特征的理论和实验比较研究

以海森堡相互作用模型为基础,系统分析了铁砷超导体自旋密度波的反铁磁表现形态,计算了长波近似条件下的内能和比热等理论值,比较讨论了与实验结果的符合情况及其相应意义,表明自旋密度波理论在较低温度下基本能够描述铁砷超导体的有关特征.详细分析讨论了电子和声子在不同低温区对比热的贡献,与实验结果进行了比较.     

短管螺旋波放电中等离子体参数测量和模式转化研究

对长度为45 cm的短放电管螺旋波放电等离子体进行了Langmuir探针、原子发射光谱以及集成电荷耦合检测器(ICCD)检测诊断,研究螺旋波等离子体的放电特性.Langmuir探针数据显示电子密度在射频功率增加过程中出现两次大幅增长,由此确认了放电模式的转换及螺旋波放电模式的出现.发射光谱测量结果与Langmuir探针测量的电子密度数据一致,发现Ar原子和Ar离子的谱线强度与放电模式变化有着密切相关性.而通过对不同放电模式的ICCD测量,获得射频功率吸收因放电模式转变而变化的方式,认为放电模式转换时电子行为和能量传递方式也发生着变化.     

外粒子源注入下气体放电过程的模拟研究

利用Geant4程序建立外源注入式、低气压气体开关物理模型,通过模拟计算电子增益与极板间电场强度、电子增益与极板间隙距离的函数关系验证了模型的正确性。计算了气体种类、气体压强对电子增益的影响,分析得到形成自持放电所需最小入射电子数,计算结果表明:在相同的气压及电场条件下,氮气的电子增益远大于氦气,这与氦气的高电离能性质相吻合; 随气压增大,电子增益呈非线性增长; 为实现自持放电,外源注入电子数面密度为1×105~2×105 /cm2。     

激光烧蚀脉冲放电激发的土壤等离子体电子数密度和温度的研究

以激光烧蚀快脉冲放电激发土壤为例,研究了激光烧蚀快脉冲放电等离子体技术产生的土壤等离子体的电子数密度和温度。根据实验测得的Si原子和离子谱线的强度和萨哈玻尔兹曼方程,计算了等离子体的电子温度,并从分析Si I 250.69nm谱线的斯塔克展宽中导出了等离子体的电子数密度。与使用同样激光能量激发的激光等离子体相比,激光烧蚀快脉冲放电激发等离子体的电子数密度和温度都明显增加,与观察到的光谱信号强度是一致的。     

流体-亚稳态原子传输混合模型模拟空心阴极放电特性

利用流体-亚稳态原子传输混合模型研究了氩气矩形空心阴极放电稳态时的参数. 数值计算得到了压强为10 Torr时的电势、电子、离子和亚稳态氩原子密度以及电子平均能量的分布. 结果表明电子和离子密度峰值为4.7×10¹² cm^-3, 亚稳态原子密度峰值为2.1×10¹³ cm^-3. 本文同时对流体-亚稳态原子传输混合模型和单一流体模型模拟得到的放电参数进行了比较. 结果表明, 分步电离是新电子产生的重要来源, 亚稳态原子对空心阴极放电特性有重要影响. 与单一流体模型相比, 混合模型计算得到的电子密度升高, 阴极鞘层宽度和电子平均能量降低. 关键词： 空心阴极放电 流体-亚稳态原子传输模型 电子密度 分步电离