沿面放电中的辉光和赝辉光放电

利用沿面放电发生器装置，在流动氩气中实现了大气压辉光放电。放电电流波形表现为外加电压每半周期只有一个电流脉冲。驱动电压频率是60kHz时，放电电流脉冲持续时间大于1微秒。氩气中的辉光放电，功率消耗随着外加电压增加或者是气压减小而增大，这种关系可以用汤生击穿理论定性解释。与此对比，大气压空气中的放电电流波形为外加电压每半周期放电为许多脉冲，每个电流脉冲为高频阻尼振荡，这就是赝辉光放电。大气压空气中的赝辉光放电可能是由于气体的流光击穿造成的。     

用于实时溅射深度测量的新型Grimm辉光放电光源的设计

采用辉光放电光谱仪进行物质表面深度分析时,样品溅射深度是重要的分析信息.本文设计了一种新型Grimm辉光放电光源,此光源与激光位移测距传感器构成的测昔系统可对样品溅射深度进行实时测量,并保证了良好的辉光溅射效果和分辨多层结构及界面的能力.采用激光三角测量技术,在辉光光谱分析的同时对溅射深度进行实时测量,能够有效地解决传统深度分析方法中步骤繁琐以及对深度估算不准确等问题.本光源采用光纤将辉光光谱信号从光源传至多道分光光电检测系统,在结构上首次实现了元素光谱信号和溅射深度信号的实时采集及基于时间的同步分析,对标准样品得到了理想的实时溅射深度测量曲线.本文详细介绍了此新型辉光放电光源的设计思路和工作原理.本辉光放电光源具有良好的深度分辨率,在30 mA,900 V,20 min的溅射条件下,对铁基和铜基样品的溅射速率分别约为10和55 nm·s-1,文中给出了样品的溅射坑表面形貌图和溅射坑显微照片.对中低合金钢标准样品进行了分析精密度实验,分析精度良好,其中C,Cu,Al,Ni,Mo,Mn,V元素相对标准偏差(RSD)均小于1.7%.Cr和Si元素RSD小于2.6%,给出了实测数据.     

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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。     

大气压氩气介质阻挡放电中的四边形斑图和六边形斑图

在大气压氩气介质阻挡放电中，研究了斑图形成随放电条件的变化.观察到随电压的增加，斑图经历六边形—四边形—具有辉光背景的四边形—具有辉光背景的六边形的转变过程.其空间波长与放电丝密度也随之改变.在一定的放电条件下，斑图涌现出辉光背景，此时空间波长与放电丝密度保持不变，但放电丝每半周期放电脉冲数由一次变为两次. 关键词： 介质阻挡放电 四边形斑图 六边形斑图 空间波长     

辉光放电预处理对聚酰亚胺绝缘子真空沿面闪络电压的影响

为提高绝缘子的真空沿面闪络电压,采用氩气下辉光放电对绝缘子进行处理,研究了辉光放电频率、放电电流大小和处理时间对绝缘子真空闪络电压的影响。结果表明,辉光放电能极大提高绝缘子的真空闪络电压。未处理的绝缘子真空闪络电压为55 kV左右;经高频辉光放电预处理40 min后,绝缘子真空闪络电压达到100 kV;经工频辉光放电预处理40 min后,绝缘子真空闪络电压可达125 kV,高出高频下25 kV;同时,辉光放电电流（数十mA）越大,处理后的绝缘子真空闪络电压越高,但随着辉光放电电流的增大,闪络电压的增加幅度趋于饱和。     

辉光放电预处理对聚酰亚胺绝缘子真空沿面闪络电压的影响

为提高绝缘子的真空沿面闪络电压,采用氩气下辉光放电对绝缘子进行处理,研究了辉光放电频率、放电电流大小和处理时间对绝缘子真空闪络电压的影响。结果表明,辉光放电能极大提高绝缘子的真空闪络电压。未处理的绝缘子真空闪络电压为55 kV左右;经高频辉光放电预处理40 min后,绝缘子真空闪络电压达到100 kV;经工频辉光放电预处理40 min后,绝缘子真空闪络电压可达125 kV,高出高频下25 kV;同时,辉光放电电流（数十mA）越大,处理后的绝缘子真空闪络电压越高,但随着辉光放电电流的增大,闪络电压的增加幅度趋于饱和。     

伪火花放电开关电压跌落过程实验研究

设计了典型参数下的伪火花放电开关,进行了空气介质下的电压特性实验,给出了伪火花开关放电电压与气压变化的关系曲线;测量了产生伪火花放电的气压范围（1~29Pa）和单间隙伪火花放电开关耐受电压的最大值(40kV),测得了伪火花放电与辉光放电的转折点气压(29Pa),并对实验结果进行了理论分析。研究了伪火花放电开关电压跌落时间与放电电压的关系,首次将开关电压跌落过程分为暂态阶段和稳态阶段,讨论了放电电路参数,气体压力,开关结构和放电电压对电压跌落时间的影响。实验表明,在气压和开关结构不变的条件下,暂态过程时间由放电电压决定,电压越高,则所需时间就越短;稳态过程时间由放电电路参数决定,不受放电电压影响。     

气压对微束射频容性放电模式调制的研究

微束射频容性放电在纳米晶体颗粒等离子体增强气相合成有着潜在的应用前景.本论文利用ICCD、单反相机、高压探头和电流探头等对微束射频容性放电特性进行了实验诊断研究.结果发现:在纯氩气微束射频放电中,随着气压的增加,放电从辉光放电模式向多通道丝状放电模式转换;在99%氩/1%氢混合气体微束射频放电中,丝状放电模式消失,而是从低气压全空间分布的辉光放电模式,到中等气压向轴心收缩的辉光放电模式,最后到高气压的“环状”辉光放电模式;而在纯氢气微束射频放电中,随着气压的增加,放电模式直接从全空间分布的辉光放电模式向“环状”辉光放电模式转换.最后通过射频电场中电子加热、趋肤效应和气体热传导的共同作用解释了产生不同放电模式的物理机制.     

等电位辉光放电电子温度的光谱测量与计算

用SII- IV 型全息凹面光栅单色仪对各种工艺参数条件下双层辉光等电位放电的发射光谱的相对强度进行了测量, 获得一系列光谱谱线。通过对玻尔兹曼方程式的计算, 得到了不同工艺条件下等离子放电时的电子温度。分析了工件电压、工作气压对电子温度的影响。结果表明: 在本工艺条件下, 电子温度随着工件电压的升高, 先减小后增大, 然后又减小, 并随着工作气压的增大而单调增大。工作气压的变化较工件电压的变化对电子温度的影响大。     

空心针-板电极大气压氩气辉光放电的特性研究

大气压均匀放电等离子体在工业领域具有非常广泛的应用前景,它是利用直流电源激励的空心针-板放电装置,以氩气为工作气体在大气压空气中产生均匀稳定的放电。对氩气流量和气隙间距对辉光放电发光特性的关系进行了研究,结果表明放电所产生的等离子体柱连接两个电极,发光较为均匀(观察不到放电丝)。在板电极附近放电等离子体柱直径最大,最大直径随着电流和气流的增大而增大。放电伏安特性研究发现,与低气压辉光放电相类似,两电极间的电压随着电流的增大而减小,并且随气流和气隙间距的增大而增大。对该大气压直流均匀放电在扫描范围为330～450 nm的光学发射光谱进行分析,获得了放电等离子体的分子振动温度和谱线强度比I_391.4/I_337.1随氩气流量和气隙间距的变化关系。I_391.4/I_337.1均随流量和气隙间距的增大而降低。对等离子体柱的I_391.4/I_337.1沿气流方向(等离子体柱轴向)进行了空间分辨测量,并进行了定性分析,结果表明,振动温度及电子平均能量随着远离空心针口距离的增大而增大。这些结果对大气压辉光放电在工业中的应用具有重要意义。     

Arc-discharge monitoring system of a high-power repetitively-pulsed TEA CO2 laser

High-power repetitively-pulsed TEA CO₂ lasers are excited by a glow discharge, and it turns out to be the arc discharge under some conditions. The arc-discharge is a disadvantageous condition and must be avoided. According to the Faraday electromagnetism induction principle, the arc-discharge monitoring system with a magnetic-field probe is designed for high-power repetitively-pulsed TEA CO₂ lasers. The magnetic-field variation induced by the discharge current can be tested, and the discharge state can be distinguished according to the output induction voltage. Experimental results show that the magnetic-field induction voltages generated by a glow discharge and an arc discharge are very different ones. The maximum induction voltage of the glow discharge is 2.0?V, while the minimum induction voltage of the arc discharge is 2.5?C4?V. Three alarm levels are set by measuring the arc-discharge intensities. At the first level, automatic filling?Cexhausting equipment starts to refresh the gas media, at the second level, the laser repetition rate is reduced, and at the third level the laser operation stops immediately. As a result, the working reliability of a high-power repetitively-pulsed TEA CO₂ laser system can be improved significantly by using the arc-discharge monitoring system.     

Automatic test system for progressive gain of dynode photomultiplier tube北大核心CSCD

逐级增益是评价打拿极光电倍增管（photomultiplier tube, PMT）性能的重要参数之一,目前国内仅有一台逐级增益测试系统,依靠人工操作,测试效率不高。为提高逐级增益测试效率,设计了一套打拿极PMT逐级增益自动测试系统。该系统使用由可控光阑、电动挡板等组成的自动光源实现光源输出强度连续可调,并通过控制高压模块、分压器模块和继电器模块实现逐级电压的通断。利用精度为0.01 nA的电流计模块完成信号的采集、处理和传输,实现对逐级增益的自动测量。实验证明,该系统可有效测量打拿极PMT的逐级增益特性,测试重复性在2%以内,满足测试需求。     

Analysis of new electrical signals in respect to quantification of radio frequency glow discharge emission spectrometry

Radio frequency glow discharge optical emission spectroscopy (RF-GD-OES) is routinely used for the chemical analysis of solid samples. For quantification two independent electrical signals of the discharge are required. These are provided in real time by the glow discharge source with integrated voltage and current sensors. The available time-dependent voltage and current must be reduced. For this purpose a plasma equivalent circuit is used. It is shown that the cathode voltage and active cathode current describe the sputtering and excitation well. Measuring standard reference materials at constant cathode voltage and cathode current results in linear calibration curves.     

间隙绝缘电极辉光放电实验观察

实验研究了ITER H2/He辉光放电壁处理(GDC)系统的电极合理的间隙绝缘参数及标定辉光过程中沉积在电极头部的热负载.进行了H2/He击穿电压特性试验,在ITER GDC预期的壁离子电流密度条件下研究了H2/He辉光放电电压和试验电极上热负荷与压强的关系、试验电极启辉耐受特性、试验电极温度与热负荷的关系以及在不同区...     

Precisely balanced ionizer using atmospheric pressure glow discharge in air

Ion balance of an ionizer previously developed has been improved, using an atmospheric pressure glow discharge in air as a bipolar ion source. Although the glow ionizer itself has had good performance in ion balance, further we have investigated the possibility of precise control of the ion balance by controlling the discharge itself or the ion flow from the discharge to the object to be neutralized. To control the discharge, we have adjusted the voltage waveform to produce the glow discharge: a dc bias voltage superimposed on a sinusoidal waveform or widths of positive and negative rectangular pulses. Also an adjustable potential of a grid electrode additionally arranged has been employed to control the ion flow. By controlling any of them, we have succeeded in precisely controlling the ion balance of the glow ionizer.     

用发射光谱法测量氮气直流辉光放电的转动温度

本文报道了氮气气压分别为10和20Pa时，对直流辉光放电的发射光谱进行测量和分析的结果。选择的研究对象为N2放电中形成的N2^ B^2∑u^ →X^2∑g^ 跃迁的Δv=v′-v″=0谱带系中v′=0→v″=0谱带的R支。在阴极背面辉光区、阴极鞘层区、正柱区以及阳极辉光区中分别选择一点进行了转动分辨的发射光谱的测量。利用自己编写的光谱拟合程序，获得了相应的实验条件下N2^ 的转动温度，给出了转动温度随放电电压的变化趋势，其结果可以用直流放电的帕邢定律得到很好的解释。在10和20Pa气压下，放电的阴极鞘层区、正柱区、阳极辉光区中的转动温度都随放电电压呈现出了不同的变化趋势，甚至是完全相反的变化趋势。我们认为这是由于气压不同时，放电状态不同所致：气压为10Pa时的放电是正常辉光放电，而气压为时20Pa的放电为反常辉光放电。     

High-pressure runaway-electron-preionized diffuse discharges in a nonuniform electric field

High-pressure nanosecond diffuse (volume) discharges in a nonuniform electric field are studied experimentally using a recording system with a ?100-ps time resolution. As the voltage pulse shrinks to a width of ≈100 ps, the initiation of a diffuse discharge without a source of additional ionization is facilitated; specifically, a runaway-electron-preionized diffuse discharge is ignited in atmospheric-pressure air in the case of short interelectrode gaps. It is found that a major energy deposit into the plasma of this discharge is from an abnormal glow discharge following a maximum of the gap voltage.     

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空气中的大气压辉光放电通常因放电易过渡到火花状态而难以产生。在静态大气压空气针-板等离子体发生器中，采用阻容耦合负反馈方法控制等离子体放电发展过程，成功地抑制了辉光放电向火花放电的过渡，产生了稳定的交流辉光放电。研究了电压、电极间距等参数变化对放电的影响。     

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用Matlab软件对大气压均匀辉光放电等离子体(OAUGDP)激励器系统的电特性进行了仿真。在仿真模型中,等离子体放电被建模成一个电压控制的电流源:当加在气隙上的电压超过等离子体产生电压时,该受控电流源接通;电流源的输出电流和所加电压之间遵循幂律。建立了一个OAUGDP激励器系统中等离子体放电的电路模型。仿真结果与实际激励器系统的实验数据很吻合。仿真结果表明,在不同的运行条件下,放电电流与电压之间遵循不同的指数幂律,仿真放电电流波形也不同。