等离子体双频点微波透射衰减诊断法

介绍了利用非磁化等离子体中微波在两个相邻波长处的透射衰减值来反推该等离子体频率(从而得到电子密度)和电子碰撞频率的方法───双频点微波透射衰减诊断方法。陈述了利用扫频信号源、标量网络分析仪和宽带喇叭天线等构成的系统对微波衰减测量的过程,对该方法的诊断误差进行了讨论。双频点微波透射衰减诊断法适用于大气压等离子体的初步诊断。     

低温等离子体数值模拟方法的分析比较

分析比较了低温等离子体模拟中采用的流体模型、粒子模型和混合模拟方法及在放电特性分析中采用的电路模拟方法。给出了每种方法的基本原理,探讨了它们的适应性。利用粒子模型对外磁镜场作用下四阳极装置辉光放电所产生等离子体进行了模拟,分析了磁场对电子密度径向分布的影响。     

高功率微波作用下等离子体中的雪崩效应研究

研究高功率微波作用下等离子体中的雪崩效应,对于研究等离子体防护技术具有重要意义.通过采用等离子体流体近似方法,建立等离子体中的波动方程、电子漂移-扩散方程和重物质传递方程,表征电磁波在等离子体中的传播以及等离子体内部带电粒子的变化情况,分析研究了高功率微波作用下雪崩效应的产生过程和变化规律.研究表明,入射电磁波功率决定了雪崩效应的产生;初始电子密度能够影响雪崩效应产生的时间;入射电磁波的激励作用初始表现为集聚效应,当激励能量积累到一定阈值时,雪崩效应才会产生;在雪崩效应产生过程中,等离子体内部电子密度的变化非常迅速并且比较复杂.雪崩效应产生后,等离子体内截止频率会远超过入射波频率,电磁波不能在等离子体中传播,从而起到防护高功率微波的效果.     

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在四阳极直流放电装置上,测量并分析了辉光放电的电流-电压和发光特征随气压的变化关系。结果表明,采用稳流放电模式比稳压放电具有更宽的稳定放电气压和电流范围,能在从1～800Pa的较宽气压范围内实现氦气辉光放电,放电电流可达到500mA左右。随着电极表面亮斑的变化,对于同一气压,在低电流区,放电电压几乎成指数增长;随电流增大,电压的增长速度变缓;对于高的气压,碰撞频率的增大使得电压随电流升高的速率变小。分析表明,放电处于异常辉光区。从放电管的CCD图像可以看出,对于同一放电电流,随气压的升高,等离子体往阴极收缩。     

多波段微量TNT成像探测的数值分析和实验研究

建立了CO2激光器辐照微量爆炸物温升分布三维模型,对激光辐照过程和冷却过程中8~14μm和3~5μm波段内的目标表面辐射温度变化特性分别进行分析.利用设计的探测系统对目标进行初步探测,用8~14μm和3~5μm热像设备对目标进行观察分析.研究表明:在10.6μm激光照射过程中,8~14μm波段内沾有TNT目标的辐射温度分别由TNT、基底在8~14μm波段的发射率和对激光辐照的反射率共同决定;在3~5μm内目标辐射温度主要由TNT、基底在3~5μm波段的自身发射率决定.在探测过程中,8~14μm波段内沾染TNT区域的辐射温度明显高于周围区域,而在3~5μm波段内,目标表面辐射温度整体下降,并且沾染区域的辐射温度变得低于周围.     

大气中固体燃烧等离子体与微波相互作用的实验研究

 设计制造了含特定组分的化学药剂，利用热力学方法对其在大气中燃烧所产生的等离子体的电子密度进行了理论计算，对该等离子体对2~15 GHz波段微波的透射衰减和反射进行了测试。测试结果表明，该等离子体对该波段微波具有宽波段强吸收和弱反射性能，波段内的平均吸收大于25 dB，反射信号几乎淹没在背景噪声中。并从理论上分析了带电子与中性粒子的造成这一现象的主要原因是碰撞吸收。     

高功率微波与等离子体相互作用理论和数值研究

研究高功率微波与等离子体的相互作用,对于微波放电和电磁兼容研究均具有重要意义.基于波动方程、等离子体的流体力学方程以及波尔兹曼方程,建立高功率微波脉冲与等离子体相互作用的理论模型,并结合等离子体的特征参数,采用时域有限差分方法分析了等离子体电子密度和高功率微波传输特性的变化.结果表明,由于高功率微波的电子加热作用,等离子体中的非线性效应明显,发生击穿使得等离子体电子密度增大,从而导致微波的反射增强,透过率降低.所提出的模型和相关结果对于高功率微波和电磁脉冲防护具有指导意义.     

发光等离子体对6GHz高功率微波的防护性能研究

为研究发光等离子体对高功率微波的防护性能,建立了一维条件下等离子体与高功率微波相互作用的物理模型,并采用数值仿真得到了不同条件下的微波透射效果,分析了发光等离子体对高功率微波的防护性能。随后,实验研究了双层柱状等离子体阵列对6 GHz高功率微波脉冲的透射效果,实验结果与仿真结果相符,说明高功率微波的入射使等离子体产生了非线性效应。实验结果还表明,TE极化时的防护效果要优于TM极化时的防护效果;等离子体击穿场强阈值随电场作用空间的增大而减小;TE极化时等离子体对高功率微波脉冲的屏蔽效能最高可达13 d B,且随入射功率的增大而进一步增大。     

等离子体的三频点微波透射衰减诊断方法

 依据微波在等离子体中的传播特性，并利用微波透射非磁化等离子体时在三个相邻频率点的透射能量衰减值，可同时诊断等离子体中的电子密度和电子碰撞频率。使用该方法对100～700 Pa范围内氦气辉光放电等离子体进行了诊断，选择6.2，6.8和7.4 GHz三个频率点，并与使用双探针诊断的诊断结果进行比较。结果表明：两种诊断方法所得碰撞频率基本一致；微波透射衰减法诊断出的电子密度值与探针法的诊断结果在同一数量级(1016 m^-3)，但前者约是后者的1.67倍。最后对造成这一差异的原因进行了分析。三频点微波透射衰减诊断方法可用于较高气压及其它静电探针使用受限的环境下，并且可以采用能量较小的微波，不会对等离子体本身造成显著影响，适用于等离子体的初步诊断。     

四阳极直流辉光放电正柱区数值分析

分析了具有中间开窗电极四阳极直流辉光放电装置的氦气放电中阴极与较近阳极间放电正柱区的电子密度、电子温度和等离子体碰撞频率, 及其空间分布随放电气压变化规律。结果表明电子密度在径向上呈类似于抛物线的分布, 而碰撞频率和电子温度在整个放电管内近似均匀分布。探讨了不锈钢阳极座和矩形窗口对这些参数的影响, 为进一步进行装置仿真和实验研究提供参考。