等离子体金属表面氮化中放电温度对氮原子态粒子的影响

采用快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的Monte Carlo模型,研究了氮直流辉光放电等离子体金属表面氮化过程中.e-N_2s及N₂⁺-N_2s两种碰撞离解过程产生的原子态粒子(N⁺,N)的产生率和氮化粒子(N⁺,N_f)轰击靶表面的能量、粒子数密度及入射角分布随气体温度的变化规律.结果表明,使阴极靶处活性粒子(N⁺,N_f)的能量高且粒子数密度大,存在一个最佳放电温度;粒子(N⁺,N)的产生率及在靶表面的密度数都随着放电气体温度的升高而减少;有大量中性快原子N_f在工件表面小角入射,且粒子(N⁺,N_f)角分布受温度的影响很小.     

氮气射频放电与直流放电PIC/MC模拟的比较

建立氮气容性射频等离子体过程的PIC/MC模型,将模拟结果与直流放电进行比较.结果表明:射频等离子体粒子(e,N₂⁺,N⁺)的平均密度较直流放电约大-个量级,在射频电极附近粒子(e,N₂⁺,N⁺)的平均能量比直流放电阴极附近的能量低3倍左右;密度偏低的原子离子N⁺在两电极附近具较高的能量,能量较低的分子离子N₂⁺在放电空间具较高密度,N₂⁺的密度大约是N⁺的6倍;计算的电子能量几率分布与测量结果-致.     

宏观放电参数对快原子态氮(N+,Nf)的影响

采用氮直流辉光放电等离子体中快电子和重粒子(N₂⁺,N⁺,N_f)混合的蒙特卡罗方法,模拟研究了快原子态粒子(N⁺,N_f)的产生率及轰击阴极的能量分布随宏观放电参数(P,V)的变化规律.结果表明,存在一最佳放电条件,使阴极壁处粒子(N⁺,N_f)的粒子数密度大且能量高;当电压大于800V时,轰击阴极的活性粒子(N⁺,N_f),主要由N₂⁺-N₂离解过程产生,电压小于300V时,主要由e^--N₂离解过程产生,模拟结果与实验结果相符合.     

大气等离子体中氮氧化物粒子行为的数值模拟

利用一个空间零维大气等离子体模型对其中的氮氧化物在不同电离度情况下的变化规律进行了数值模拟,得到了放电后不同初始电子密度下的氮氧化物(包括NO,NO⁺,NO₂,NO₂⁺,N₂O,N₂O⁺,NO₃和N₂O₅)及影响其产消的主要反应物N和O₃的密度随时间的演化规律.结果表明,电子初始密度n_e0=10⁹ cm^-3时,NO和NO₂的去除率较高,氮氧化物总密度较小,最适合消除氮氧化物污染.同时,还对N和O₃随电离度变化的行为进行了分析. 关键词： 大气等离子体 氮氧化物 电离度 数值模拟     

CH2Br2的同步辐射光电离研究:10—12eV范围内CH2Br2的振动自电离态

报道在超声射流冷却条件下用同步辐射ＶＵＶ光源研究ＣＨ₂Ｂｒ₂的振动自电离结构．根据测量的１０５—１２３ｎｍ范围内母体离子（ＣＨ₂Ｂｒ₂⁺）的光电离产率曲线，获得ＣＨ₂Ｂｒ₂的绝热电离势为１０.２３±０.０１ｅＶ．ＣＨ₂Ｂｒ₂⁺的最低三个电子激发态，即Ａ（²Ａ₂），Ｂ（²Ｂ₁），Ｃ（²Ａ₁）分别位于１０.７８±０.０１ｅＶ，１１.２０±０.０１ｅＶ和１１.２７±０.０１ｅＶ．在１１５.０１—１２１.１５ｎｍ范围内，观察到ＣＨ₂Ｂｒ₂自电离峰叠加在若干台阶结构上，台阶平均宽度为７１６.８±４０.０ｃｍ^-1，对应于ＣＨ₂Ｂｒ₂⁺（Ｘ²Ｂ₂）中Ｂｒ-Ｃ-Ｂｒ反对称的伸缩振动（ｖ₉），所有的峰均归属为收敛于ＣＨ₂Ｂｒ₂⁺（Ｘ²Ｂ₂，ｖ⁺）振动能级的ｎｓ，ｎｐ和ｎｄ自电离Ｒｙｄｂｅｒｇ态．此外，对ＣＨ₂Ｂｒ₂光解离电离产生离子型自由基ＣＨ₂Ｂｒ⁺（Ｘ）的光电离产率曲线的结构也进行了归属 关键词：     

N2微空心阴极放电特性及其阴极溅射的PIC/MC模拟

采用两维PIC/MCC模型模拟了氮气微空心阴极放电以及轰击离子 (N₂⁺,N⁺) 的钛阴极溅射. 主要计算了氮气微空心阴极放电离子 (N₂⁺,N⁺) 及溅射原子Ti的行为分布, 并研究了溅射Ti 原子的热化过程. 结果表明: 在模拟条件下, 空心阴极效应是负辉区叠加的电子震荡; 在对应条件下, 微空心较传统空心放电两种离子 (N₂⁺,N⁺) 密度均大两个量级, 两种离子的平均能量的分布及大小几乎相同; 在放电空间N⁺的密度约为N₂⁺的1/6, 最大能量约大2倍; 在不同参数 (P, T, V)下, 轰击阴极内表面的氮离子(N₂⁺,N⁺)的密度近似均匀, 其平均能量几乎相等; 从阴极溅射出的Ti原子的初始平均能量约6.8 eV, 离开阴极约0.15 mm处几乎完全被热化. 模拟结果为N₂微空心阴极放电等离子体特性的认识提供了参考依据. 关键词： 微空心阴极放电 PIC/MC模拟 2等离子体')" href="#">N₂等离子体     

氮气辉光放电阴极鞘层重粒子输运过程研究

采用蒙特卡罗模拟对氮气辉光放电等离子体阴极鞘层内离子(N₂⁺,N⁺)和快中性分子(N_2f)的输运过程进行了研究,计算了阴极鞘层中离子(N₂⁺,N⁺)和快中性分子的能量及角分布的空间变化,较好地解释了实验结果.得到了氮气辉光放电等离子体阴极附近主要存在着能量较低的荷能分子、密度较低的高能原子离子及密度和能量居中的分子离子.诸粒子状态随放电条件而变化.模拟结 关键词：     

大气压低温氦等离子体射流的诊断研究

为了加快低温氦气等离子体射流的工程化进程,通过自主设计的同轴式介质阻挡放电等离子体射流发生器,在放电频率10 kHz,一个大气压条件下产生了稳定的氦气等离子体射流。通过分析不同工况下的电压电流波形可以发现单纯增加氦气体积流量只能小幅的增加电流脉冲幅值,而对放电时间、电流脉冲数的影响不大。增加放电峰值电压时电流脉冲幅值会得到较大幅度增加。通过发射光谱法对大气压氦气等离子射流的活性粒子种类、电子激发温度、电子密度进行了诊断。结果表明,大气压氦气等离子体射流中的主要活性粒子为He Ⅰ原子、N₂第二正带系、N+₂的第一负带系、羟基（OH）,H原子的巴尔末线系（H_α和H_β）与O原子,这表明虽然该试验中使用的氦气纯度已达99.99%,但其中仍残留有少量的空气,同时放电时大气中的空气会被卷吸到放电空间发生电离。还可以发现,主要活性粒子的相对光谱强度随氦气体积流量的增加及放电峰值电压的增大均呈现上涨的趋势。选用He Ⅰ原子的四条谱线对不同试验工况下的电子激发温度进行了计算,得到大气压氦气等离子体射流的电子激发温度在3 500~6 300 K之间,电子激发温度随放电峰值电压与氦气体积流量的增大总体上呈现上升的趋势。但由于反向电场的存在,某些峰值电压可能会出现电子激发温度下降的情况;根据Stark展宽原理对大气压氦气等离子体射流的电子密度进行了计算,发现电子密度的数量级可达1015 cm-3,同时增大峰值电压与氦气体积流量均可有效的提高射流中的电子密度。这些参数的研究对氦气等离子体射流在工程实际中的应用具有重要意义。     

大气压氩气/空气针-环式介质阻挡放电发射光谱诊断

为了更加深入地了解氩气/空气等离子体射流内的电子输运过程及化学反应过程,通过针-环式介质阻挡等离子体发生器在放电频率10 kHz,一个大气压条件下对氩气/空气混合气进行电离并产生了稳定的等离子体射流。通过发射光谱法对不同峰值电压下氩气/空气等离子体射流的活性粒子种类、电子激发温度及振动温度进行了诊断。结果表明,射流中的主要活性粒子为N₂的第二正带系、Ar Ⅰ原子以及少量的氧原子,其中N₂的第二正带系的相对光谱强度最强、最清晰,在本试验的发射光谱中没有发现N+₂的第一负带系谱线,这说明在氩气/空气等离子体射流中几乎没有电子能量高于18.76 eV的自由电子。利用Ar Ⅰ原子激发能差较大的5条谱线做最小二乘线性拟合对等离子体射流的电子激发温度进行了计算,得到大气压氩气/空气等离子体射流的电子激发温度在7 000~11 000 K之间。随峰值电压的增大,电子激发温度表现出先增大后减小的变化趋势,这说明电子激发温度并不总是随峰值电压的增长单调变化的。通过N₂的第二正带系对等离子体振动温度进行了诊断,发现大气压氩气/空气等离子体射流振动温度在3 000~4 500 K之间,其随峰值电压的增大而减小,这意味着虽然峰值电压的提高可有效提高自由电子的动能,但当电子动能较大时自由电子与氮分子之间的相互作用时间将会缩短,进而二者之间的碰撞能量转移截面将会减小,从而导致等离子体振动温度的降低。     

基于发射光谱诊断的低温等离子体技术转化N2/NO气氛中NO的研究

建立了低温等离子体技术处理N₂/NO气氛中NO的实验系统,利用介质阻挡放电发射光谱诊断法分析了NTP技术处理NO的反应机理,以及研究了NTP系统的运行参数和N₂体积流量对NO转化率的影响规律。研究结果表明,随着V（_P-P）的增加,N₂发射光谱强度相对于NO发射光谱强度的比值增加,N₂第二正带系发射光谱强度增加,表明放电区间的高能电子浓度增大,有利于N₂离解成N原子,从而促使NO还原转化;增加N₂体积流量会使NO转化率降低,NO₂浓度升高。     

大气压空气纳秒脉冲阵列式线-线SDBD等离子体的电学及发射光谱特性研究

提出了一种阵列式线-线沿面介质阻挡放电结构,利用双极性高压纳秒脉冲电源,在大气压空气中激励产生了相对大面积的放电等离子体。其中,高压电极、地电极均为圆柱形金属,放电反应器由20组相间排列的阵列式线型高压电极和套有介质管的阵列式线型地电极组成。利用电压探头、电流探头、示波器等测量了放电电压和放电总电流,并计算得出了放电的实际电流。利用光纤、光栅光谱仪、CCD等测量了波长范围在300～440 nm和766～778 nm的发射光谱,即氮分子第二正带N₂ (C3Π_u→B3Π_g)包括Δν= +1, 0, -1, -2, -3、氮分子离子第一负带N+₂(B2Σ+_u→X2Σ+_g),N₂ (B3Π_g→A3Σ+_u)和O (3p5P→3s5S₂)的发射光谱。比较了氮分子第二正带N₂ (C3Π_u→B3Π_g)的各个振动峰和各个活性物种的发射光谱强度,以及这些发射光谱强度随着脉冲峰值电压的变化。测量了N₂(C3Π_u→B3Π_g, 0-0)的二次、三次衍射光谱,与原始光谱在转动带、背景光谱等方面进行了比较,并计算了二次衍射和原始光谱之间的峰值比。利用氮分子第二正带N₂ (C3Π_u→B3Π_g, Δν=+1, 0, -1, -2)和氮分子离子第一负带N+₂ (B2Σ+_u→X2Σ+_g, 0-0)模拟了等离子体的转动温度和振动温度,对模拟结果进行了比较,并研究了脉冲峰值电压对等离子体振动温度和转动温度的影响。通过测量放电的电压和计算得到的放电电流发现,当脉冲峰值电压为22 kV,脉冲重复频率为150 Hz时,阵列式线-线沿面介质阻挡放电的放电电流在正脉冲、负脉冲两个方向上均可达75 A左右。通过诊断放电等离子体的发射光谱发现,在测量的波长范围内,放电产生的活性物种主要有氮分子第二正带N₂ (C3Π_u→B3Π_g)、氮分子离子第一负带N+₂(B2Σ+_u→X2Σ+_g),N₂ (B3Π_g→A3Σ+_u)和O (3p5P→3s5S₂)。在脉冲峰值电压22～36 kV的变化范围内,氮分子第二正带N₂(C3Π_u→B3Π_g, 0-0)的发射光谱强度始终保持最强,N₂ (B3Π_g→A3Σ+_u)次之,而氮分子离子第一负带N+₂(B2Σ+_u→X2Σ+_g)和O (3p5P→3s5S₂)的发射光谱强度较弱。同时,当脉冲峰值电压升高时,氮分子第二正带N₂ (C3Π_u→B3Π_g)的所有振动峰,以及氮分子离子第一负带N+₂(B2Σ+_u→X2Σ+_g),N₂ (B3Π_g→A3Σ+_u)和O (3p5P→3s5S₂)的发射光谱强度均随之升高。通过比较氮分子第二正带N₂(C3Π_u→B3Π_g, 0-0)的原始、二次衍射、三次衍射光谱发现,二次、三次衍射光谱的转动带更清晰,但三次衍射光谱的背景更强,因此氮分子第二正带N₂(C3Π_u→B3Π_g)的二次衍射光谱更有利于模拟等离子体的转动温度。通过比较模拟得到的振动温度和转动温度发现,氮分子第二正带N₂ (C3Π_u→B3Π_g, Δν=-2)在N₂ (C3Π_u→B3Π_g)四个谱带Δν=+1, 0, -1, -2中最适于模拟等离子体振动温度,而利用氮分子离子第一负带N+₂ (B2Σ+_u→X2Σ+_g,0-0)模拟得到的等离子体转动温度要比N₂ (C3Π_u→B3Π_g, Δν=-2)的模拟结果高约10～15 K。同时,当脉冲峰值电压升高时,由N₂ (C3Π_u→B3Π_g, Δν=-2)和N+₂ (B2Σ+_u→X2Σ+_g, 0-0)模拟得到等离子体的转动温度均出现了略微上升的趋势,而利用N₂ (C3Π_u→B3Π_g, Δν=-2)模拟得出的振动温度则略微下降。     

Na4Ca3(AlO2)10∶Eu2+,Mn2+荧光粉的发光特性

采用高温固相法,制得一种新型荧光粉Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀∶Eu²⁺,Mn²⁺。样品的结构和发光性质分别由X射线衍射谱和荧光光谱来表征。在Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀∶Eu²⁺的激发光谱中出现了Eu²⁺的f-d跃迁吸收带;在发射光谱中,出现蓝光发射,峰值位于441 nm。当在Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀∶Eu²⁺中掺杂Mn²⁺时,发生了Eu²⁺→Mn²⁺的能量传递,在542 nm处出现了Mn²⁺的发射峰。在Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀∶Eu²⁺,Mn²⁺中,随着Mn²⁺浓度的增加,Eu²⁺粒子的发射强度减弱,而Mn²⁺粒子的发射强度增强,且Eu²⁺离子发射的衰减时间缩短,同时色度由蓝光移向白光。     

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(...     

三联吡啶钌超分子包合物及其SiO2复合纳米粒的电化学发光信号放大

利用环糊精类物质能够形成超分子包合物的性质,研究了电中性的β-环糊精（β-CD）和负电性的羧甲基-β-环糊精（CM-β-CD）与电化学发光（ECL）活性物质三联吡啶钌（Ru（bpy）₃²⁺）形成超分子包合物的能力及其对ECL的增强作用。结果表明：形成的超分子包合物能够增强Ru（bpy）₃²⁺的ECL,其中CM-β-CD具有更强的增强作用。相对于Ru（bpy）₃²⁺,CM-β-CD增强了1.42倍,而β-CD仅为1.28倍。以制备的表面电荷为负的SiO₂纳米粒为载体,考察了其对Ru（bpy）₃²⁺超分子包合物的吸附能力。结果表明,与Ru（bpy）₃²⁺的CM-β-CD超分子包合物相比,SiO₂纳米粒载体对Ru（bpy）₃²⁺的β-CD 超分子包合物表现出了更强的吸附能力。制备了ECL信号放大能力最强的β-CD-Ru（bpy）₃²⁺超分子包合物的SiO₂复合纳米粒。     

H1+,H2+,H3+和He,Ne,Ar碰撞过程中的巴耳末系Hα,Hβ,Hγ发射

实验利用TN-1710光学多道分析系统(OMA),对H₁⁺,H₂⁺,H₃⁺和He,Ne,Ar碰撞过程中产生的巴耳末系H_α,H_β,H_γ发射进行了测量,入射离子H₁⁺,H₂⁺,H₃⁺的 关键词：     

射频辉光放电CH4等离子体一维流体动力学模拟

完整建立一个关于射频辉光放电CH₄等离子体的流体动力学模型.模型包括基于迁移-扩散近似的粒子平衡方程、电子能量平衡方程,共包含了20种粒子(环境气体粒子,激发态粒子,离子和电子)和49类化学反应(电子-中性环境粒子、离子-中性环境粒子、激发态粒子-激发态粒子(中性环境粒子)).结果表明,在强电场区域有较高的电子反应率系数;等离子体中除源气体CH₄外,H₂,C₂H₆,C₃H₈,C₂H₄和C₂H₂也有较高的密度含量;激发态粒子中,CH₃含量最高,密度约为10¹⁹m^-3;在较低放电压力时(如18 Pa),CH₅⁺在离子成分中密度含量最高,当放电压力较高时(如67Pa),C₂H₅⁺在离子成分中占主导地位;除C₂H₅⁺外,其它各离子和激发态粒子在极板上的粒子流量随功率的增大逐渐升高.     

工作压强对射频辉光放电H2/C4H8等离子状态的影响

利用辉光放电技术采用等离子体质谱诊断的方法研究了不同工作 压强下H₂/C₄H₈混合气体等离子体中 主要正离子成分及其能量的变化规律, 并分析了压强对H₂/C₄H₈混合气体的离解机理以及主要正离子形成过程的影响. 结果表明: 随着工作压强的增加, 碳氢碎片离子的浓度和能量均逐渐减小. 当工作压强为5 Pa时, H₂/C₄H₈混合气体等离子体中C₃H₅⁺相对浓度最大; 压强为10 Pa时, C₃H₃⁺相对浓度最大; 压强为15, 20 Pa时, C₂H₅⁺相对浓度最大; 压强为25 Pa时, C₄H₉⁺相对浓度最大. 对H₂/C₄H₈等离子体中的主要组分及其能量分布所进行的定性分析, 将为H₂/C₄H₈混合气体辉光放电聚合物涂层的工艺参数优化提供参考技术基础. 关键词： 辉光放电技术 等离子体质谱诊断 工作压强     

Raman紫外双共振研究C2H2分子的碰撞转动弛豫

本文利用受激Raman抽运,选择性地制备了C₂H₂分子电子基态的红外非激活振动能级的单一转动态(X¹∑_g⁺,v″₂=1,J″=9,11,13),并从紫外激光诱导的A¹Au(v′₃=1)←X¹∑_g⁺(v″₂=1)荧光谱,直接测定上述三个转动态的C< 关键词：     

偶偶核21+态电四极矩的局域关联与对数NpNn系统性规律

相邻原子核2₁⁺态的电四极矩之间的局域关联可由轴对称转子模型和非简谐振子模型推导得到。这种局域关联所对应的偏微分方程可以约束电四极矩的N_pN_n系统性演化,进而可以推得:在对数坐标的N_pN_n scheme中,电四极矩应具有线性演化特征。这一特征与偶偶核2₁⁺态的激发能及其跃迁至基态的约化跃迁几率的N_pN_n系统性规律类似。实验数据也证实了2₁⁺态电四极矩局域关联及对数N_pN_n线性演化特征是比较可靠的。使用这些局域关联与N_pN_n系统演化规律,还对未知电四极矩进行了预言,同时也减少了Ba同位素电四极矩实验数据上的不确定性。     

钙钛矿型晶体A(B1/31B2/32)O3中的有序-无序相变

本文利用原子集团变分方法,讨论了A⁺²(B_1/3⁺²B_2/3⁺⁵)O₃系统中有序-无序相变,指出在此系统中相互作用能参数对形成(B_2/3⁺²B_1/3⁺⁵)_1/2:B_1/2⁺⁵=1:1的混合型有序畴和B_{1/3关键词：}