充氩弗兰克-赫兹实验波谷处加速电压及最佳实验参量

给出了弗兰克-赫兹管的导通电压及波谷处加速电压的表达式,并且讨论了灯丝电压、正向电压及减速电压对实验曲线的影响.通过分析实验曲线及数据得出最佳实验参量为:灯丝电压2.8V,正向电压1.6V,减速电压8.0V.在最佳参量下测得氩原子第一亚稳态的激发电位为11.59V.     

弗兰克-赫兹实验最佳实验条件及第一激发电位的研究

探究了弗兰克-赫兹实验的最佳实验条件及第一激发电位,通过分析实验数据得出最佳实验条件为灯丝电压3.3V,第一栅极电压1.7V,拒斥电压5.0V,得到氩原子的第一激发电位为11.543eV,并分析原因.     

弗兰克-赫兹实验中氩原子第一激发电位的研究

改进现有弗兰克-赫兹实验仪器:不使用控制电压,把第一栅极G1和第二栅极G2短接,并接到加速电压的正极,G2和A之间仍然接反向减速电压,这样G1和K之间为加速和碰撞区,G1和G2之间为等势碰撞区.当拒斥电压为9V,加速电压为80V,灯丝电压为2.4V时,曲线峰谷差值最大,分辨率最高.计算得到氩原子最外层8个电子中,外层电子的第一激发电位为13.13V,内层电子的第一激发电位为13.41V.     

基于NI myDAQ数据采集器的弗兰克-赫兹实验系统

基于NI myDAQ数据采集器,采用LabVIEW设计了弗兰克-赫兹实验系统.该系统可定量、实时记录并直观显示阳极电流随加速极电压的变化过程,在同一坐标界面中显示不同参量的多条实验曲线,并实现波峰、波谷对应电压电流及激发电位等数据处理功能.用该系统测量了充氩弗兰克-赫兹管阳极电流随加速电压关系曲线及氩原子第一激发电位,实验结果与商用仪器测量的结果吻合.     

如何选择弗兰克-赫兹实验的工作参量

分析了弗兰克-赫兹管中灯丝电压VF、第一栅极电压VG1K、拒斥电压VG2A对实验曲线的影响,进而探讨弗兰克-赫兹实验的最佳实验条件,得到了一些有价值的规律,对实验有一定的指导作用。     

弗兰克-赫兹实验条件的优化方法及定量评估

弗兰克-赫兹实验的物理内容丰富,虽然过去已从不同角度对实验条件优化问题进行了广泛讨论.本文系统地分析了实验优化方法及其评估依据,有助于深刻理解实验物理.本文利用实验装置所附的默认参数,得到初步实验结果.根据集电极电流的测量原理,选定集电极电位接近但小于激发电位实验值,进而根据灯丝温度对热电子发射密度的影响规律,调节合适灯丝电压(电流).最后,改变并观察第一栅极电位影响,由峰处和谷处集电极电流均值及其标准偏差为指标,定量评估实验优化水平,寻找最佳实验条件,以期可得到更合理的实验结果.     

弗兰克-赫兹实验物理分析新视角

弗兰克-赫兹实验的板极电流是积分实验量,不能准确描述弗兰克-赫兹管中热电子能量分布和能量交换规律.采用仿I-V分析法引入弗兰克-赫兹管等效电阻,可直观地体现热电子与管中原子能量交换的共振吸收物理图象.认为管中热电子运动犹如江水奔流“后浪推前浪”,在一系列不同G2栅极电位条件下,改变减速电压VG电流,深入分析热电子“重聚—共振”周期规律的物理原理.实验发现,处于能量交换区共振激发而失去动能的电子在管中形成负电本底且部分屏蔽G2栅极电场的加速作用.这一现象不仅导致其他电子需要比预期更高VG共振激发的能量,而且延缓了下次电子重聚进程.     

夫兰克-赫兹实验最佳工作参量的确定

讨论了充氩夫兰克-赫兹管中阴极电压Vf、第一栅极电压VG1和拒斥电压VP等因素对夫兰克-赫兹实验IP-VG2曲线的影响,确定了Ar原子夫兰克-赫兹实验的最佳工作参量.     

弗兰克-赫兹实验的工作参量对结果的影响

通过改变灯丝电压,第一栅极电压与拒斥电压,观察弗兰克-赫兹实验曲线的变化,讨论不同的工作参量对实验结果的影响,找出弗兰克赫兹实验的最佳工作参量,并探究其规律性。     

弗兰克-赫兹实验不稳定状态的应对措施

在弗兰克-赫兹实验中,温度等环境因素的变化会导致灯丝电压、控制电压、拒斥电压设置不当造成实验数据不理想;同时随着实验仪器高强度的使用,弗兰克-赫兹管逐步老化也会引起工作状态不稳定.针对这2种情况,采集了不同工作参量下的弗兰克-赫兹曲线作为工作参量调整的依据,同时增设数字示波器,可直观观测弗兰克-赫兹曲线,灵活调整工作参量.     

修正F-H实验中的氩原子第一激发电位

在F-H实验中可知,运动电子的动能大于11．8eV时,即可与氩原子发生非弹性碰撞,使氩原子的电子从基态受激跃迁到亚稳态。通过F-H实验的数据处理和对现代量子光学理论的分析,证实了氩原子存在亚稳态,并且修正了F-H实验中氩原子的第一激发电位。     

大气压空气滑动弧等离子体发射光谱诊断

为了解Ar添加对空气滑动弧等离子体的影响,在放电频率f=10 kHz、空气流量q_Air=15 L·min-1、1 atm下进行了Ar体积流量q_Ar对空气-Ar滑动弧放电的影响试验研究,重点分析了不同q_Ar及调压器电压U_调下空气等离子体的活性粒子种类、电子密度及振动温度。结果表明,滑动弧等离子体区的主要活性粒子为OH、N₂的第二正带系、Hα、O原子、ArⅠ及ArⅡ原子,其中O原子及ArⅠ、ArⅡ原子的相对光谱强度明显较强;随着q_Ar的增大,O（777.4 nm）的相对光谱强度先缓慢增长、再快速增大到极大值、随后缓慢减小并趋于稳定,O（777.4 nm）的相对光谱强度在1 580~6 650 a.u.之间变化;随U_调增大,O（777.4 nm）的相对光谱强度增大,且电压对其影响受q_Ar的影响：在高q_Ar（4~6 L·min-1）工况下,O（777.4 nm）的相对光谱强度变化趋势较大;Ar的加入使OH（313.4 nm）相对光谱强度有明显增加,OH（313.4 nm）相对光谱强度在235~311 a.u.之间变化;随着q_Ar的增大,OH（313.4 nm）相对光谱强度先增大再减小并趋于稳定。在较低U_调（100 V）工况下,OH（313.4 nm）的相对光谱强度随q_Ar变化不明显;而随着U_调增大,OH（313.4 nm）的相对光谱强度随q_Ar变化明显：在低q_Ar（0~4 L·min-1）工况下,OH（313.4 nm）的相对光谱强度随q_Ar增大而明显增大。利用Hα谱线做高斯拟合进行电子密度分析计算,得到电子密度在1.15~2.04×1017 cm-3之间。空气流量一定,Ar的加入能显著增加电子密度：在q_Ar为0~4 L·min-1工况下,电子密度增长趋势明显,随着q_Ar的继续增大,在较低U_调（100~120 V）工况下,电子密度先增大再减小并趋于稳定;在较高U_调（140~160 V）工况下,电子密度先增大再缓慢增大并趋于稳定。U_调变化也会对电子密度造成影响,电子密度随U_调增大而增大,且随U_调增大,电子密度增长趋势变快。     

一种多阳极横向场电离室

描述了一种将用于兰州放射性束流线较重离子鉴别的多阳极横向场电离室.对其性能进行了初步测试,得到该电离室有较长的坪区和较好的能量分辨.在10⁴Pa的P10工作气体(10%CH₄+90%Ar)下,坪区长度为700V.对²⁴⁴Cm α放射源,在第4片阳极对应的灵敏区域能量损失为1.30MeV,能量分辨41.1keV,相对能量分辨约3.16%。     

使用不同工质的会切磁场等离子体推力器

会切磁场等离子体推力器是一种利用磁镜约束等离子体产生推力的新型推力器,具有寿命长、推力大范围连续可调等优点,在无拖曳控制领域具有较大的应用前景.分别采用Xe,Kr和Ar三种不同工质,开展了会切磁场等离子体推力器实验.首先,对所用的推力器进行了简要的原理和设计介绍;然后,对三种工质的点火电压分别进行了测试,发现Xe是最容易点火成功的,Kr和Ar点火难度较大.在阳极电流、推力、效率和比冲等性能方面,三种工质在同等条件下也存在明显的区别.分析发现,三者的工质利用率高低导致了性能上的差别,通过提升通流密度能够大幅提升Kr和Ar的工质利用率.在羽流结构方面,法拉第测量结果表明三者都存在明显的空心羽流,且离子电流密度峰值出现的角度随着原子量的减小而逐渐减小.     

Experimental studies of micromegas detectors with different micro-meshes

The structure of micromegas (micro-mesh gaseous structure) detectors with different micro-meshes of stainless steel wire woven netting and Ni foil has been presented. The counting rates, energy resolution, gain, discharge probability and time resolution have been measured. Wider counter plateaus and gain for the developed detector were obtained. Excellent energy resolution of the micromegas detector, 17% (FWHM) based on Ni foil micro-mesh and 25% (FWHM) based on stainless steel wire woven netting micro-mesh, has been obtained for the 5.9 keV photon peak of the 55Fe X-ray source in an Ar/CO2(10%) gas mixture. The best time resolution at -620 V micro-mesh voltage and -870 V drift voltage is 14.8 ns for cosmic rays in an Ar/CO2 (10%) gas mixture. These results satisfy the basic demand of the micromegas detector preliminary design.     

Nonequilibrium conductance of a nanodevice for small bias voltage

Using nonequilibrium renormalized perturbation theory, we calculate the retarded and lesser self-energies, the spectral density ρ(ω) near the Fermi energy, and the conductance G through a quantum dot as a function of a small bias voltage V, in the general case of electron-hole asymmetry and intermediate valence. The linear terms in ω and V are given exactly in terms of thermodynamic quantities. When the energies necessary to add the first electron (Ed) and the second one (Ed + U) to the quantum dot are not symmetrically placed around the Fermi level, G has a term linear in V if, in addition, either the voltage drop or the coupling to the leads is not symmetric. The effects of temperature are discussed. The results simplify for a symmetric voltage drop, a situation usual in experiment.     

溅射过程中粒子能量对钛薄膜表面形貌影响

借助于原子力显微镜研究了离子束溅射沉积工艺中入射离子能量对制备的Ti薄膜表面形貌的影响。对薄膜表面高度数据进行相关运算，发现在此工艺条件下制备的薄膜具有典型的分形特征，利用分形表面高度—高度相关函数的唯象表达形式对不同能量下制备Ti薄膜表面的高度相关函数进行拟合。得到了薄膜表面的分形维数、水平相关长度、标准偏差粗糙度等参量。研究发现，入射Ar离子能量在300—700eV之间薄膜表面的粗糙度随着沉积粒子的能量增加而增大，分形维数随着入射离子能量的增加而减少。另外，在得到的分形维数基础上对不同溅射电压下Ti薄膜的生长机制进行了初步研究。     

开态应力下电压和电流对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化作用研究

通过采集等功率的两种不同开态直流应力作用下AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)漏源电流输出特性、源区和漏区大信号寄生电阻、转移特性、阈值电压随应力时间的变化, 并使用光发射显微镜观察器件漏电流情况, 研究了开态应力下电压和电流对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管的退化作用. 结果表明, 低电压大电流应力下器件退化很少, 高电压大电流下器件退化较明显. 高电压是HEMTs退化的主要因素, 栅漏之间高电场引起的逆压电效应对参数的永久性退化起决定性作用. 除此之外, 器件表面损坏部位的显微图像表明低电压大电流下器件失效是由于局部电流密度过高, 出现热斑导致器件损伤引起的.     

A magnetron sputtering technique to prepare a-C:H films: Effect of substrate bias

Amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) films were deposited by magnetron sputtering with a mixture gas of Ar and CH₄. The a-C:H films deposited by this method have relatively low internal stress (<1 GPa) compared to some films deposited by conventional deposition process. The effects of substrate bias voltage on microstructure, surface morphology and mechanical properties of the films were investigated by various techniques. It has been found that the polymer-like structure is dominated at low bias voltage (−100 V), while the diamond-like structure with the highest hardness and internal stress is the main feature of the a-C:H films deposited under high bias voltage (−300 V). With increasing the bias voltage further, the feature of diamond-like structure decreases associating with the increase of graphitization. The frictional test shows that the friction coefficient and wear rate of the a-C:H films are depended strongly on structure and mechanical properties, which were ultimately influenced by the deposition method and bias voltage.