开尔文滴水起电机优化研究

开尔文滴水起电机具有丰富的物理思想而倍受物理工作者的关注.由于开尔文起电机起电效果影响因素诸多,其中湿度的影响尤为显著.如何在湿度较高环境下,提高开尔文滴水起电机的起电性能成为当前的研究热点.本文对开尔文滴水起电机的制作材料、水滴流速、感应环匝数、滴嘴到感应环距离和滴落距离等方面进行优化.改良后的开尔文滴水起电机的起电时间大幅度缩短,且在空气相对湿度达85%的环境中,起电现象也非常明显.     

Kelvin滴水起电机的初始起电的物理原理

与传统的解释[‘],[“I不同,本文对Kelvin滴水起电机的物理过程给出了另一种解释。这个解释的要点是,在Kelvin滴水起电机的初始起电的物理过程中,不是由于空气中的微弱电离,而是由于水在玻璃管内流动而产生的冲流电流,使得水从玻璃管喷口射出的水滴流带电。才是这种装置起电的主要因素。 一、实验装置 在1861年,英国科学家Kelvin发明了一种水滴流起电机。这是一个相当简单而又长期使人迷惑不解的实验装置. 图1所示的是改进后的这种装置的示意 图1 Kelvin滴水起电机图.图中,A,B是两个无底无盖的金属圆筒,直径6一scm,高5一10cm,我们在实验…     

滴水感应起电仪的实验及其改进研究

滴水自激感应起电仪,即开尔文滴水感应起电仪,是利用水滴流动与玻璃管摩擦起电,并静电感应循环累积电荷而产生越来越高的电位差的静电起电装置。本文通过对装置的系统划分,研究各部分对最终起电现象的影响,主要在漏电测试、电荷累积测量和仪器装置材料更换等方面来改进仪器装置。经过实验改进后,开尔文滴水感应起电仪的起电效果明显,现象稳定。     

自激静电感应起电机

实验室常用的一种静电起电机是威姆斯姆静电起电机.由于它的构造和原理较为复杂,在天气潮湿的情况下起电难.我们仿照1861年开尔文发明的静电机制成了自激感应起电机,解决了上述问题.在此基础上,又试制成功了产生三相交流电压的新型静电起电机,制作容易,演示效果好, 开尔文静电起电机的构造如图一所示.水槽中的水通过阀门沿玻璃管在管口分成水滴落下,分别穿过铝环A1、A2落到金属杯B1,B2中.铝环A1与金属杯B2用导线连接,A2与B1相连. 首先设铝环A1带有少许负电荷,在铝环A1上方的玻璃管口处刚形成的水滴由于静电感应而显正电,脱离管口之水滴…     

Kelvin滴水发电机起电速度探究及装置改进

Kelvin滴水起电机利用最普通的水滴感应起电,巧妙地引入正反馈从而使得装置因不断积累电荷而产生越来越高的电位差.但是,目前对起电的成因尚存在争议,实验装置简陋,没有统一的制作规范,同时缺乏对起电因素进行定量的探究.从而造成实验现象不稳定,实验效果参差不齐,使这个蕴含丰富物理实验思想的装置难以普及.本文采用控制变量的思想,对影响起电效果的每一部分进行定量的探究,找到最利于起电的结构和条件,验证了起电成因,并制作了改良后的滴水起电器.     

开尔文滴水起电器的探究与应用——静电除尘器以及电介质极化模型

基于开尔文滴水器的基本原理,通过探究放电现象的影响因素,从不同的方面研究相关物理机制和影响因素并进行定量分析,进一步改善装置,达到加快电荷积累速度的效果,并做应用拓展——制作静电除尘器和由无极分子组成的电介质在外电场中极化的教具模型。     

基于开尔文滴水起电器的废水处理系统

基于开尔文滴水起电原理提出了一种利用高压静电场对废水进行氧化的废水处理系统.为了提高对废水的氧化杀菌效率,研究了影响起电效果的因素,并根据实验数据优化了废水处理系统的结构.经过验证实验表明,提出的高压静电场废水处理系统,能有效将亚甲基蓝溶液氧化,体现了氧化杀菌的能力,且无需输入外界能源,具有环保、无二次污染的优势.     

用于实验教学的手摇高压发电机的研制

为解决维氏起电机对环境、湿度的苛刻要求,设计研制了多极同步永磁手摇高压交流发电机,经倍压整流后应用于高压静电实验.     

使感应起电机极性确定的简法

一般说来,在起电机附近没有其它带电体的情况下,起电机的输出能保持固定的极性。当起电机附近有带电体存在时,由于静电感应作用,起电机输出的极性通常是不固定的。下面介绍一种使起电机输出所需极性的简易方法。     

感应起电机反转不起电的原因释疑

通过分析起电盘转动过程中的不同位置的对应图形,发现感应起电机正反转的区别,揭示出了起电机反转不起电的原因.     

高功率离子束在偏压电荷收集器内部的电荷输运模拟

 利用2.5维KARAT软件对高功率离子束在偏压电荷收集器内部的电荷输运过程进行PIC数值模拟，模拟结果表明在偏压电荷收集器内部电荷中和而电流不中和。在模拟中考虑了收集器的几何尺寸和离子束密度，因此模拟结果比一维数值计算的结果更为可靠。同时还模拟了偏置电压与电荷收集器离子收集效率之间的关系，对于峰值能量为500keV的高功率离子束，偏压为－800V即可满足测量要求，这一结果与实验吻合较好。     

SOI部分耗尽SiGe HBT集电结空间电荷区模型

SOI上的薄膜异质SiGe晶体管通过采用"折叠"集电极,已成功实现SOI上CMOS与HBT的兼容.本文结合SOI薄膜上的纵向SiGe HBT结构模型,提出了包含纵向、横向欧姆电阻和耗尽电容的"部分耗尽 (partially depleted) 晶体管"集电区简化电路模型.基于器件物理及实际考虑,系统建立了外延集电层电场、电势、耗尽宽度模型,并根据该模型对不同器件结构参数进行分析.结果表明,空间电荷区表现为本征集电结耗尽与MOS电容耗尽,空间电荷区宽度随集电结掺杂浓度减小而增大,随集电结反偏电压提高而增大, 关键词： SOI SiGe HBT 集电区 空间电荷区模型     

Diagnosis of laser produced plasma with charge collectors

Laser produced expanding plasmas exhibit appreciable spatial charge separations as measured by a low impedance Faraday cup. This can result from energetic electrons drifting with the positive ions. A Faraday cup collector with a magnetic filter in front is shown to measure the correct ion component as compared to other charge collector configurations.     

锗硅异质结双极晶体管单粒子效应加固设计与仿真

本文设计了一种通过在版图布局中引入伪集电极的方法来提高锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBT)抗单粒子性能的方法. 利用半导体器件模拟工具, 针对加固前后的SiGe HBT开展了单粒子效应仿真模拟, 分析了伪集电极对SiGe HBT电荷收集机理的影响. 结果表明, 引入的伪集电极形成的新的集电极-衬底结具有较大的反偏能力, 加固后SiGe HBT伪集电极通过扩散机理, 大量收集单粒子效应产生的电荷, 有效地减少了实际集电极的电荷收集量, 发射极、基极电荷收集量也有不同程度的降低, 加固设计后SiGe HBT 的单粒子效应敏感区域缩小, 有效的提高了SiGe HBT 器件抗单粒子效应辐射性能. 此项工作的开展为SiGe HBT电路级单粒子效应抗辐射加固设计打下良好的基础.     

薄膜SOI上SiGe HBT集电结耗尽电荷和电容改进模型

文章研究了SOI衬底上SiGe npn异质结晶体管集电结耗尽电荷和电容.根据器件实际工作情况,基于课题组前面的工作,对耗尽电荷和电容模型进行扩展和优化.研究结果表明,耗尽电荷模型具有更好的光滑性;耗尽电容模型为纵向耗尽与横向耗尽电容的串联,考虑了不同电流流动面积,与常规器件相比,SOI器件全耗尽工作模式下表现出更小的集电结耗尽电容,因此更大的正向Early电压;在纵向工作模式到横向工作模式转变的电压偏置点,耗尽电荷和电容的变化趋势发生改变.SOI薄膜上纵向SiGe HBT集电结耗尽电荷和电容模型的建立和扩展为毫米波SOI BiCMOS工艺中双极器件核心参数如Early电压、特征频率等的设计提供了有价值的参考. 关键词： 耗尽电容 SiGe HBT SOI     

重离子导致的锗硅异质结双极晶体管单粒子效应电荷收集三维数值模拟

针对国产锗硅异质结双极晶体管(SiGe HBTs), 采用半导体器件模拟工具, 建立SiGe HBT单粒子效应三维损伤模型, 研究影响SiGe HBT单粒子效应电荷收集的关键因素. 分析比较重离子在不同位置入射器件时, 各电极的电流变化和感生电荷收集情况, 确定SiGe HBT电荷收集的敏感区域. 结果表明, 集电极/衬底结内及附近区域为集电极和衬底收集电荷的敏感区域, 浅槽隔离内的区域为基极收集电荷的敏感区域, 发射极收集的电荷可以忽略. 此项工作的开展为下一步采用设计加固的方法提高器件的抗辐射性能打下了良好的基础. 关键词： 锗硅异质结双极晶体管 单粒子效应 电荷收集 三维数值仿真     

Surface double layer on (001) surfaces of alkali halide crystals: a scanning force microscopy study

In this Letter we consider the surface double layer on (001) surfaces of UHV cleaved and annealed alkali halide crystals (KCl, NaCl), which we studied with dynamic scanning force microscopy and Kelvin probe force microscopy. Kelvin images show bright and round patches at corner sites and steps. Images with atomic resolution always show kinks at the latter step sites. Our findings are in perfect agreement with the long-standing picture that, due to the presence of divalent impurity ions, the surface carries a net negative surface charge originating from negative cation vacancies at kinks.     

小型法拉第筒电荷收集器

本文给出了用于测量激光等离子体特性的法拉弟筒电荷收集器的设计。用它获得了激光等离子体发射的离子的速度、动能以及占所吸收的能量比例等信息。     

An enhancement of ion energy spectra resolution and sensitivity ina multigridded energy analyzer with a retarding grid potential: thevariable energy analyzer (VEA)

An energy analyzer was developed that allows enhanced resolution of ion energy spectra and sensitivity. The energy analyzer is based on the principles of electrostatic multigrid ion or electron energy analyzers. Studies indicate that geometrical parameters such as grid separation, the grid transparency, and the spatial charge all influence the characteristic curve of the analyzer (typically a plot of collector current versus the retarding potential on the discriminator grid of the analyzer). Through the adjustment of these parameters, the resolution and the sensitivity of the analyzer is improved by a factor of two. It was found that there was an optimum separation distance between the two grids where the analyzer provides optimal resolution     

Charge carrier accumulation and relaxation effects in the active region of polymer and composite (polymer-gold nanoparticles) field-effect transistor structures

The charge carrier accumulation and relaxation effects in the active region of polymer field-effect transistor structures based on the semiconducting polymer poly(9-epoxypropylcarbazole) have been studied by means of Kelvin probe microscopy. It has been shown that the introduction of gold nanoparticles into the polymer noticeably accelerates the processes considered. The characteristic times of charge accumulation and dissipation upon the application and removal of the potential at the transistor gate in this case are of a few minutes.