圆形复合式磁控溅射阴极设计及其放电特性模拟研究

基于二维有限元算法使用COMSOL软件对圆形复合式磁控溅射阴极的磁场进行了计算,结合Matlab优化工具箱分别采用遗传算法和模拟退火算法对圆形复合式磁控溅射阴极的结构进行优化,得到靶材利用率达到最大的最优结构.对得到的最优化磁控阴极,基于自洽粒子模拟方法,使用VSim软件对不同工况下的放电特性进行了模拟.研究发现随着磁场非平衡度的增加,阴极表面电势降落最大的位置和等离子体聚集的位置,沿着阴极表面外沿不断向阴极中心移动,阴极表面磁场的强度不断减小.随着磁场非平衡度的增加,等离子体密度先增加后减小,鞘层厚度先减小后增加,等离子体的密度和鞘层厚度不仅与磁场非平衡度有关,而且与磁场强度有关.最后根据粒子模拟的结果,对复合式磁控阴极的靶材刻蚀深度进行了研究.研究发现,在优化前后靶材的刻蚀范围从60 mm扩展至整个靶面,极大地提高了靶材利用率.     

深冷温区环氧树脂和聚四氟乙烯电阻率与击穿特性研究

电阻型超导直流限流器的主要部件是限流单元和电气终端,其采用的低温绝缘材料主要是玻璃纤维加强环氧树脂和聚四氟乙烯。针对环氧树脂和聚四氟乙烯样品在深冷温区的绝缘特性进行研究。利用三电极法对两种材料的电阻率随温度和场强的变化规律进行了测量,对两种材料的击穿耐压进行测试并观察其击穿痕迹,进一步利用Weibull分布对试验结果进行分析,试验结果表明:电阻率随温度和场强变化,击穿耐压符合Weibull分布。     

飞轮储能用磁悬浮轴承研究进展北大核心

磁悬浮轴承已在高速飞轮储能和旋转机械等重要领域得到广泛应用。系统研究了高速飞轮储能用永磁悬浮、电磁悬浮、超导悬浮和混合悬浮轴承的工作原理、结构型式和特点,分析了各种磁悬浮轴承的悬浮力、刚度,并介绍了国内外研究现状以及待解决的关键技术问题,阐述了未来发展趋势。     

液氢温区YBCO超导带材的交流损耗研究

超导电缆具有载流能力强、损耗低等优势,是电力输送的良好选择。但是,超导电缆需工作于低温环境。液氢温度为20K,可为超导电缆提供低温条件,将超导电缆输电与液氢燃料输送相结合,可解决超导电缆在输电中的瓶颈问题。开展了液氢替代液氮后高温超导带材的传输交流损耗研究。针对美国超导公司提供的黄铜加强YBCO带材,采用H法有限元模型,仿真分析了液氢、液氮冷却时超导带材的传输交流损耗。结果表明采用液氢作为超导带材的冷却介质时,带材正常金属产生的涡流损耗和磁性基底产生的铁磁损耗对总损耗的影响程度较小。所得结果可为液氢温区超导电缆的设计和运行提供参考。     

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基于OOPIC软件,对平面直流磁控溅射放电等离子体进行了二维自洽粒子模拟,重点研究了磁场、阴极电势和气压等工作参数对磁控放电特性的影响。模拟发现,在一定的工作参数范围内,随着磁场的增强,鞘层厚度变窄,鞘层电势降减小,阴极离子密度增大,但是分布变窄;随着阴极电势的增加,鞘层厚度稍微变窄,鞘层电势降增大,阴极离子密度增大,分布变宽;随着气压的升高,鞘层厚度基本不变,鞘层电势降会增大,阴极离子密度先增大后减小,分布略微变宽。     

串联超导单元失超特性改善方法的仿真研究(英文)

为承受高电压与高电流等级,电阻型超导限流器的各个无感超导单元间不可避免地要进行串并联,由此会带来单元间失超不同步的问题.本文以单根344S超导带材在100ms的故障时间内,带材温度由92K升至300K时,失超电阻随温度的变化为基础,对两者间的关系进行了拟合.之后,以拟合函数为核心,利用Simulink的库中元件构建了单位长度344S带材的失超电阻模型并将其封装为模块.最后,搭建仿真电路模拟了故障时间内两个串联失超模块不同步失超的过程,仿真了分流电阻对失超不同步的改善并对分流电阻的选取进行了优化分析.结论证实,较小阻值的分流电阻更有利于改善失超特性.     

超导直流电缆的短路冲击特性分析

柔性直流输电应用场景逐渐丰富,超导直流输电作为一种新型输电技术,具有零电阻的优势,但直流网侧短路故障对超导电缆的冲击效应有待进一步研究。研究了Bi2223超导带材及其绕制的电缆短样在直流冲击作用下电阻、电压随电流的变化规律,总结出试样的短路冲击特性,并针对Bi2223带材与电缆的特性差异进行理论分析,得出电缆铜骨架结构能有效抑制直流冲击下的焦耳热生成,为超导直流电缆的优化设计和故障分析提供了理论依据。     

YBCO超导块悬浮力的测试与数值计算

当高温超导体处于超导态,永磁体的部分磁力线进入到超导体内,由于磁通钉扎的作用,永磁体无需控制而稳定悬浮,这种悬浮特性具有无源自稳定的特性,因此备受关注.本文研究圆柱形YBCO超导块材与永磁体在场冷和零场冷时的悬浮特性,并采用磁通冻结-镜像模型对其悬浮力进行数值计算.磁偶极子及其镜像采用电流环等效方式.对实验结果与数值计算结果进行比较,并分析了误差产生的原因.     

高温超导并联均流技术研究现状及问题概述

将多个高温超导带材或绕组并联使用是发展高温超导电力技术的必由之路,但其并联时电流分配不均问题突出。在发展高温超导电力技术过程中,并联均流技术成为高温超导多带材或绕组并联时亟需解决的一项共性关键性技术。在介绍高温超导并联均流技术研究现状的基础上,总结目前典型的均流方法,并分析了这些方法的适用范围、优缺点及存在的问题。     

Strong flux pinning enhancement in YBa2Cu3O7-x films by embedded BaZrO3 and BaTiO3 nanoparticles

YBa2Cu3O7-x (YBCO) films with embedded BaZrO3 and BaTiO3 nanoparticles were fabricated by metalorganic deposition using trifluoroacetates (TFA-MOD). Both X-ray diffraction and transmission electron microscopy revealed that these BaZrO3 and BaTiO3 nanoparticles had random orientations and were distributed stochastically in the YBCO matrix. The unique combined microstructure enhances the critical current density (Jc) of the BaZrO3/BaTiO3 doped-YBCO films, while keeping the critical transition temperature (Tc) close to that in the pure YBCO films. These results indicate that BaZrO3 and BaTiO3 nanoparticles provide strong flux pinning in YBCO films.