大电流两电极气体开关研究

 由于引燃管难以满足现在能源系统对放电开关承受大电流的要求，因此研制了大电荷转移量两电极气体开关。这种新型气体开关电极间距可调，无触发极，采用同轴结构，并将主电极置于金属腔体内，减少了放电对绝缘支撑的污染。主电极为铜钨合金材料，设计为平顶圆柱状，以提高烧蚀均匀度和热传导效率，减少电极材料喷溅，延长其寿命。绝缘支撑采用碗状结构，提高了机械强度，增加了沿面击穿距离。该开关工作电压达25 kV，放电电流超过100 kA（脉冲宽度600 μs），单次脉冲电荷转移量达50 C。实验结果显示该气体开关触发性能稳定，电极表面烧蚀均匀，多次大电流实验后电极表面保持完好，可应用于强激光能源系统。     

高通量中性原子氧束流的发生与控制

 采用微波同轴耦合氧气放电产生高密度氧等离子体, 经磁场约束后与一施加负偏压的金属板碰撞复合并反射, 得到通量在10¹³~10¹⁶atom/cm²×s范围可控, 动能约为6-10eV的中性氧原子束流。用双探针技术对生成的氧等离子体进行了诊断测量。根据聚酰亚胺在原子氧作用下的剥蚀率对原子氧束流进行了标定测量。     

同轴-三平板型水介质自击穿开关设计

 在1 MV水介质自击穿开关降压实验的基础上，设计了用于脉冲功率装置的水介质输出开关，设计的最高运行电压为4 MV，放电电流600 kA。4 MW水介质自击穿开关为同轴-三平板结构，由输入输出电极、预脉冲屏蔽板和连接部件组成。在结构设计中拟使用电流线圈测量每个通道的放电电流，用开关前后传输线上靠近开关端的D-dot测量开关的输入输出电压。对开关间隙进行了2维和3维静电场分析，结果发现二者差别较大，3维静电场分析应该更接近实际电场分布。     

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.     

300nm×300mm口径电光开关等离子体电极实验研究

设计并实验了３００ｍｍ×３００ｍｍ口径的辉光放电室，利用钮扣阴极和自动预电离条形阴极进行实验，获得了大面积均匀的辉光放电。测量了不同状态下辉光放电的放电延时及等离子电阻。得到了产生大面积均匀辉光放电的最佳条件。     

闪电引起的天电和红闪现象的模拟研究

用二维时变的电磁场模型，研究了闪电放电产生的天电和红闪现象.模拟结果表明：闪电放电产生的电场包括辐射场和准静电场.辐射场在地面-电离层波导中传播形成大气中的天电.由准静电场引起的N₂分子第一个正波段的光辐射形成红闪现象.用模拟的方法表明，在红闪的空间结构发生变化的过程中，有明显“V”形结构; 在红闪的整体机构中，中心部分是一个光强度相对较强的核，周围包着光强度相对较弱的晕. 关键词： 红闪 天电 电磁场模型     

介质阻挡放电中的局域态六边形结构

在氩气介质阻挡放电中得到了稳定的局域态六边形结构，并对其进行了时空动力学的测量.发现位于中心的放电丝的放电时刻总是领先，相邻两次放电的时间间隔表现出长短交替的周期性.利用壁电荷放电模型对上述结果进行了分析，表明微放电丝在放电过程中不仅受自身场的作用，还受到周围其他微放电丝的影响. 关键词： 介质阻挡放电 壁电荷 自组织 局域态结构     

激光应用 其他应用

TN249 2005031798 激光对吸附在Si(111)7×7和Si(100)2×1表面上的C60 的不同作用=Different effects of laser on C60 adsorbed on the Si(111)7×7 andSi(100)2×1 surfaces[刊,中]／赵风周 (中国科学技术大学结构分析中心,合肥微尺度物质科学 国家实验室．安徽,合肥(230026)),崔雪峰…∥电子显微 学报．-2005,24(1)．-6-10 利用超高真空扫描隧道显微镜(UHV STM),在室温 下研究沉积了约0．005的C60分子的Si(111)7×7和Si (100)2×1再构表面在波长为266nm的激光束轰击前后     

非平衡磁控溅射系统离子束流磁镜效应模型

为了研究非平衡磁控溅射沉积系统的等离子体特性，采用常规磁控溅射靶和同轴约束磁场构成非平衡磁控溅射沉积系统.在放电空间不同的轴向位置，Ar放电，02Pa和150V偏压条件下，采用圆形平面离子收集电极，测量不同约束磁场条件下的饱和离子束流密度.研究结果表明，在同轴磁场作用下，收集电极的离子束流密度能达到饱和值9mA/cm2左右，有利于在沉积薄膜的过程中产生离子轰击效应.根据磁流体理论分析了同轴约束磁场形成的磁镜效应和对放电过程的影响机理.实验与模型计算结果的比较表明，模型从理论上表达了同轴磁场约束对非平衡磁控溅射等离子体特性的影响规律. 关键词： 等离子体 金属薄膜/非磁性 磁控溅射 磁镜     

紧凑型P波段相对论返波振荡器的粒子模拟

 设计了一种紧凑型P波段相对论返波振荡器,其电动力学结构是由同轴慢波结构和同轴引出结构组成的。同轴慢波结构缩小了器件的径向尺寸;同轴引出结构缩短了器件的轴向长度,且提高了束波作用效率。通过粒子模拟研究了器件内束波作用的物理过程,模拟结果表明：器件具有结构紧凑、束波作用效率高的特点。在二极管电压700 kV,电流7 kA,导引磁场1.5 T时,器件在频率833 MHz处获得较高的微波输出,饱和后输出微波的平均功率达1.58 GW,效率约为32%,器件电磁结构尺寸仅为108 mm×856 mm。     

Energy Efficiency Analysis of the Discharge Circuit of Caltech Spheromak Experiment

The Caltech spheromak experiment uses a size A ignitron in switching a 59-$ muhbox{F}$ capacitor bank (charged up to 8 kV) across an inductive plasma load. Typical power levels in the discharge circuit are $sim$200 MW for a duration of $sim!! 10 muhbox{s}$. This paper describes the setup of the circuit and the measurements of various impedances in the circuit. The combined impedance of the size A ignitron and the cables was found to be significantly larger than the plasma impedance. This causes the circuit to behave like a current source with low energy transfer efficiency. This behavior is expected to be common with other pulsed plasma experiments of similar size that employ an ignitron switch.      

μs振荡脉冲电源激励下同轴电极介质阻挡放电特性

 采用μs振荡脉冲电源激励同轴电极结构产生空气中介质阻挡放电(DBD),通过电压-电流波形的测量及发光图像拍摄研究了放电特性,计算得到了放电功率及传输电荷量等重要放电参量,研究了电压幅值、气隙距离对放电特性及放电参量的影响,在分析放电机理的基础上对实验结果进行了解释。结果表明:μs振荡脉冲电源激励下,DBD平均放电功率可达上百W,传输电荷量可达几千nC;增大电压幅值和减小放电气隙距离能获得更剧烈的放电,平均放电功率和传输电荷量均增加。     

用电光采样法测量相对论电子束团长度

介绍了电光采样法测量电子束束团长度的实验原理和装置,理论分析并模拟计算了被测电子束团库仑场分布、ZnTe晶体的电光效应与束团电场的关系,并利用琼斯矩阵法分析了探测光通过电光晶体时在束团电场作用下的偏振变化、测量信号与束团长度的关系等。分析表明:测量中应使束团库仑场垂直于ZnTe的［001］方向,探测光偏振方向与ZnTe晶体y″轴成45°或者135°夹角,1/4波片快轴与探测光偏振方向夹角应取45°,这时平衡探测器输出信号与束团库仑场Eb成正比。1/4波片的作用是将电光晶体的工作点从非线性段移到线性段,平衡探测的作用是简化信号与Eb的关系,并提高信噪比。为实际测量应用提供参考。     

强激光能源系统新型放电回路研究

 从理论上分析了强激光能源系统新型放电回路能量传输效率和氙灯能量分配均匀性问题，给出了预电离回路的实验研究结果，此外还介绍了新型大尺寸氙灯爆炸能量的测试情况。     

两电极气体火花开关触发系统

 两电极开关取消了触发电极,需要靠过压触发,要求触发电压的幅值高,上升前沿快。为了满足两电极大电流气体开关对触发电压的特殊要求,介绍了一种用Marx作触发器的触发系统。该系统由8级Marx发生器构成,由电源开关、隔离变压器、L-C充电电路、采样控制电路、光纤控制电路和触发电路组成。Marx发生器采用了低电感电容器和同轴结构布局,减小了电感,触发电压达到120 kV,上升沿小于30 ns。对触发系统建立了PSpice电路模拟,仿真波形与实测波形基本一致。将该触发装置用于200 kA大电流气体开关试验,试验结果表明该触发装置能稳定触发气体开关,操作安全可靠。     

A magnetically stabilized coaxial laser discharge

A new magnetic discharge stabilization technique for coaxial laser systems is described. The approach utilizes crosses electric and magnetic fields to create and maintain a large and rapidly rotating plasma volume which does not experience glow-to-arc transitions. Very high cw specific discharge power loadings have been achieved even without the benefit of external gas cooling or circulation.Performance is insensitive to gas composition and pressure such that high power coaxial discharges have been run in CO₂ laser gas mixtures up to several hundred torr. Stable cw discharges have also been obtained in mixtures containing several torr of SF₆.The technique appears to be readily scalable to give very large excited volumes in systems with comparatively small overall physical dimensions.     

大气压射流等离子体放电特性及其灭菌效果

 介绍了一种同轴电极的射流等离子体发生装置,可以直接在大气中将生成的氦气辉光放电射流等离子体喷出进行杀菌消毒,无需反应容器和真空系统,并从电压、频率、流速等方面讨论了该同轴等离子体发生器的放电特性。在稳定的放电条件下,利用实验装置进行了大气压下的等离子体灭菌实验,验证了本装置在等离子体灭菌应用上的可行性和易操作性。灭菌结果表明：在最初的2 min内,细菌减小趋势明显,3 min后细菌几乎全部消亡。     

脉冲功率电缆的受力分析与结构优化北大核心CSCD

强电磁力是造成脉冲功率电缆损坏的主因,其限制了脉冲功率电缆的通流能力。对同轴电缆导体层的受力情况进行了仿真,探讨了电缆导体结构对脉冲功率电缆通流能力的影响。列举了使用过的一种同轴电缆,分析了该种电缆外导体层的受力情况和结构变化趋势,并讨论了试验结果。进一步对另一种结构的同轴电缆进行了分析和试验,认为其具有更好的抗电磁力能力,试验结果表明,其峰值电流达到208kA,通流能力达到6.9kA/mm^2,验证了这种电缆结构的优越性。     

The Hydrogen Dissociator

A performance analysis is presented for the hydrogen dissociator used in hydrogen masers to provide a beam of atomic hydrogen. An analysis of the discharge characteristics yields relations for electron temperature as a function of vessel size and gas pressure and for plasma density as a function of power input. Also a relation between ion impact energy at the wall and electron temperature is derived. For a typical dissociator (2" diameter, 0.1 Torr hydrogen pressure, and 4 watt input power) these relationships yield an electron temperature of 39,000°K, a plasma density of 1011 cm-3 and an ion impact energy of 20 volts. The dissociation rate is calculated using published cross-sections. Assuming a recombination rate of 4 × 10-3, the analysis yields an atomic hydrogen density of about 1014 cm-3, a degree of dissociation of 2%, and an atomic beam flux of 1.3 × 1018 cm-2 × sec-1 for the example quoted. This beam flux is in good agreement with estimated values for hydrogen masers. A coefficient for performance ? is derived for the hydrogen dissociator, defined as the ratio of atomic beam flux to discharge power consumption. It is shown that ? is a function of the electron temperature and has a maximum at 87,000°K. It is concluded from this analysis that the discharge in presently used hydrogen dissociators is well optimized given the pressure constraints of the system.     

同轴空心阴极氦等离子体的电子激发温度研究

利用同轴空心阴极放电装置,产生氦低温等离子体。通过对等离子体的发射光谱进行测量和计算,研究放电功率以及氦气压强对等离子体的电子激发温度的影响。结果表明:氦低温等离子体的发射光谱主要由连续谱和原子谱线构成,放电功率和压强对谱线的强度具有明显影响。压强的变化不仅影响电子从电场中获得的能量,还会影响电子与原子的碰撞频率,从而导致电子激发温度随着氦气压强的增大,出现先上升后下降的变化趋势。