水中脉冲放电的电特性与声辐射特性研究

对水中脉冲放电等离子体通道电阻与放电参数之间的关系作了研究,得到了等离子体通道电阻与电容量、初始电压、电极间距离的关系,以及通道电阻随时间的变化规律.还对冲击波的峰值压力与放电参数间的关系作了研究,并对冲击波压力的功率谱作了分析,结果表明水中脉冲放电所产生的冲击波的声辐射频率在几十赫兹到几万赫兹之间,覆盖了所有水声设备的工作频率,且在低频段具有很强的声功率,是一种理想的水下声源 关键词： 水中脉冲放电 等离子体     

不同电流下气体开关电极烧蚀特性实验研究

在不同短路电流条件下,进行了不锈钢(1Cr18Ni9Ti)电极气体火花开关连续多次自击穿放电实验,通过测量电极质量损失、表面粗糙度和自击穿电压的变化,研究电极烧蚀特性及其对自击穿性能的影响。实验结果表明:随着放电电流峰值和周期增大,电极材料烧损速率与电容电荷量呈线性增加,而电极表面烧蚀粗糙度与电流峰值呈线性增大,自击穿电压变化达到峰值和稳定区的放电次数减少,但稳定阶段的自击穿电压值及其相对标准偏差同时减少,五种放电电流情况下,自击穿电压概率密度分布均遵循高斯函数。     

一个新的改善电容器放电平顶的电路

本文提出了一个旨在改善电容器放电平顶的简单电路。从基本电路的分析出发,推出了补偿后的输出电压、平顶峰值电压、峰值电压出现时间以及平顶时间同电压补偿系数k和放电时间常数比λ间关系式和曲线族。结果表明,如参数选择得当,在过补偿工作状态下,可以获得满意的平顶和较长的平顶持续时间。     

横向表面放电光泵浦源特性研究

 介绍了一种用以泵浦XeF(C-A)激光的横向表面放电辐射源,比较详细地研究了这种泵浦源的放电击穿特性、放电电流与充电电压及不同气体介质的关系、表面放电均匀性以及不同气体成分对表面放电辐射特性的影响。得到了放电击穿时间、放电峰值电流随充电电压、不同气体介质变化的曲线;分析了提高放电均匀性的途径,在电极长50cm、间距6cm、充电电压25kV条件下获得了均匀放电。获得了各种实验条件下放电辐射的光谱曲线;通过对辐射光谱的分析,研究了有利于光解离XeF₂的最佳实验条件,当p_Ar:p_N2=1:1时,放电在远紫外波段产生的辐射最强。     

锯齿波激励氩气介质阻挡放电的发光特性

采用平行平板结构的微间隙介质阻挡放电装置,在锯齿波电压激励下产生了电流波形具有平台状的阶梯模式放电。研究发现,随锯齿波电压峰值的增大,放电平台的持续时间和幅值随之增加。采用光学方法对单个放电平台的时间演化进行研究,发现其放电机制属于大气压汤森放电。通过对放电的发射光谱进行采集,发现包含氮分子的第二正带系(C~3Π_u→B~3Π_u)、OH(A~2∑~+→X~2Π)和ArⅠ的特征谱线。随锯齿波电压峰值的增大,OH(308.8 nm)谱线强度和分子振动温度增加,但电子激发温度减小。通过对ArⅠ(750.4 nm)强度进行比较,发现相同峰值电压下锯齿波激励介质阻挡放电比正弦激励介质阻挡放电产生的谱线强度更大。利用气体放电理论,对上述物理现象进行了定性解释。     

等离子体冲击波定向微爆破粉碎胆结石

利用等离子体冲击波定向微爆破粉碎胆结石,是物理方法解决医学难题的一种新手段. 一、冲击波原理 冲击波或称激波,它是一种流体力学波,是纵波,满足一般性原理:质量守恒,冲量守恒,能量守恒.它以压力和密度的突变面的形式传播,传播速度为CM=Cs× M.其中r=cp/cv为比热比,M为马赫数,表示激波强度,P1和P2为激波前后压强,Cs为声速. 激波前后的密度比为 利用突变放电(放电前沿陡)产生等离子体团,在其所产生的磁场中受到磁压力 F=B2/8π的作用,它具有确定的方向,成为定向冲击波波源。 这类似于法乌列尔激波管原理. 二、冲击波碎石机理 冲击波传…     

氮气交流放电光谱强度和电压及气压的关系

利用浓度调制光谱技术,测量了玻璃管中放电频率20 kHz时N2的介质阻挡放电光谱.实验记录了N2的C3∏u-Bb∏g357.7nm和B2∑ u-X2 g391.4 nm的跃迁谱线光谱强度随小同电压和气体压强变化规律.实验数据显示,保持气体压强p=130 Pa不变,在电压较低时,光谱强度随电压增长较快,在电压较高时,光谱强度增长较慢;保持放电电压U=6.4 kV不变,光谱强度随气压增长逐渐变小.根据电子和分子碰撞激发函数和电离函数,建立光强随放电参数变化的物理理论模型和公式,并对实验数据进行数学拟合,拟合曲线与实验结果符合较好,相关系数R>0.9.进一步明确了等离子体发射光谱强度随不同电压和气体压强变化的机理.     

大气压下氩原子谱线辐射诊断试验研究

大气压下介质阻挡放电应用领域具有多范畴、深广度、常态化等优势,针对同轴电极放电试验进行了系列参数诊断。采用自主研发的介质阻挡放电助燃激励器,在一个标准大气压、放电频率11.4 kHz、放电峰值电压5.4～13.4 kV(间隔1.0 kV)条件下进行了氩气电离试验。采用原子发射光谱法(AES)对氩等离子体谱线的激发、分光进行了检测分析;选用二谱线法及Boltzmann法测试了电子激励温度;根据Stark展宽效应计算了电子密度;获得了电子激励温度及电子密度随放电峰值电压增长的变化规律。结果表明,在试验电压条件下电子激励温度并不随外加电压的升高而递增,这表明通道内微放电的主要特征并不依赖于外部电压的供给,而是取决于气体组份、气体压强和放电模型,增大外加放电电压仅增加单位时间内微放电的数量,经整合电子激励温度可达3 500 K符合典型的低温等离子体特征;电子密度随外加电压的增长而趋于准线性趋势,电子密度数量级可达到108～109 cm-3,电离度偏弱。这些参数的探索对等离子体研讨有重大意义。     

加速器电水锤数值模拟与实验研究

强流加速器水介质形成线放电或击穿形成的冲击波对陶瓷真空界面具有破坏作用。为获得该冲击载荷的信息,应用通用软件ANSYS/LS-DYNA建立了一种水下爆炸有限元模型,将电弧放电等效为爆炸源,模拟得到了冲击波传播时序、压力历史曲线及陶瓷板的加速度响应;为验证模型的有效性,应用"针-板"电极水开关在输出电脉冲40～50 ns、幅值100～300 kV可调的10级陡化前沿Marx发生器上开展了电水锤缩比实验研究。实测了不同击穿电压下冲击波峰压、波速和主脉冲宽度,并依据经验公式计算了放电沉积能量和冲击波能量,平均约17%的间隙放电能量转换为冲击波机械能。对冲击波能量与峰压关系进行了拟合,并与数值模拟结果进行了比较,二者变化趋势基本一致,量级上吻合较好。     

基于量纲分析的平面冲击波经验模型研究

当飞片或靶板材料的冲击雨贡纽参数未知时,根据现有靶板撞击面冲击波压力的理论模型无法对其冲击波压力峰值和脉冲宽度进行准确预估。针对该问题,基于相似理论,对影响冲击波压力峰值和脉冲宽度的因素进行量纲分析,分别建立了冲击波压力峰值和脉冲宽度的经验模型,且模型中各项均有明确的物理意义。通过实例分析,获得了不同飞片厚度和冲击速度下,45钢冲击纯镍产生的平面冲击波的经验模型定量关系式,模型预测结果与实验测量值较为吻合。     

用于XeF蓝绿激光器的表面放电光泵浦源

基于Al2O3陶瓷、BN陶瓷和聚四氟乙烯三种基底建立了分段表面放电光泵浦源,对比研究了这三种表面放电光泵浦源的电学特性、辐射特性和烧蚀特性。利用放电波形计算了表面放电光泵浦源的等效电感、等效电阻和沉积效率,应用光谱法比较了它们的紫外辐射强度,并采用平均线烧蚀率评估了三种泵浦源的耐烧蚀性能。通过比较研究发现,在充电电压为13.5~26.8kV、间隙长度为8cm、放电室内混合气体气压为100kPa条件下,三种泵浦源中Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源的沉积效率最高,大于82%;辐射光谱具有紫外增强效应,紫外辐射最强;平均线烧蚀率最小(小于0.15μm/shot),耐烧蚀性能最好。研究结果表明采用Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源作为大功率重频XeF蓝绿激光器的泵浦源,可提高XeF蓝绿激光器的寿命。     

液电脉冲激波特性分析

基于相应的数学模型来表征液电脉冲激波的产生和传播过程,搭建了液电式碎岩综合试验平台,分析了典型的激波特性的仿真和实测结果。给出了不同充电电压下液电脉冲激波特性的仿真结果,并分析了充电电压对激波特性的影响。结果表明:充电电压为11 kV时,激波的压力峰值为2.67 MPa,激波能量为27.30 J,波前时间为2.16μs,激波加载速率为1.24 MPa/μs,电能转化为激波能量的效率为13.35%;提高电容充电电压,激波压力峰值和激波能量增大,波前时间减少,激波加载速率增加,但电能转化为激波能量的效率降低。利用建模分析的方法,可以根据放电回路参数预测液电脉冲激波特性,从而为进一步研究激波破碎岩石的形态和效果提供理论依据。     

流气条件下表面放电光泵浦源重复频率运行的稳定性

以高纯度Al2O3陶瓷作为放电基底,研制了重复频率表面放电光泵浦源模块,详细地讨论了流气条件下泵浦源的放电抖动和辐射强度波动,并采用高速相机拍摄了泵浦源的放电等离子体图像,研究了等离子体的空间稳定性。研究发现:在流气状态下,泵浦源的重复频率为1～5 Hz时,泵浦源的放电抖动与放电等离子体的空间稳定性受充电电压和气体流量的影响较大,随运行频率的变化较小;辐射强度波动主要与充电电压相关,基本不受气体流量和重复频率变化的影响;在大流量条件下,提高充电电压,可以有效降低混合气体流动对泵浦源放电抖动的影响,减小辐射强度波动,改善放电等离子体的空间重复性;当充电电压达到26.8 kV时,气流量在60～300 L/min范围内,泵浦源的放电抖动可以小于45 ns,辐射强度波动小于2%,放电等离子体有很好空间稳定性。研究结果表明该表面放电光泵浦源模块在流气条件下具有良好的重复频率运行稳定性。     

实用型放电泵浦XeF(B-X)准分子激光器

 研制了一台实用型放电泵浦的351 nm XeF(B-X)准分子激光器,激光器采用新型开关电源、结构紧凑型张氏电极及放电火花预电离的激光腔结构,通过优化储能电容和放电电容量及比值,选取合理的工作气体压力和配比,优化了激光器性能,提高了激光器输出参数:单脉冲能量153 mJ,平均功率12.9 W,转换效率最高达到0.88%,重复频率1~80 Hz,能量不稳定度小于4%,近场光斑尺寸7 mm×22 mm。激光器已应用到常规抗蚀剂曝光的印刷电路板(PCB)激光投影成像照明系统的实验中。     

重频XeF蓝绿激光技术

 利用表面放电光泵浦技术,研制了重频XeF(C-A)激光器,运行频率达到10 Hz。研究了运行频率、气体流量对激光输出能量稳定性的影响,分析了影响输出稳定性的主要因素,实验结果表明,提高气流量可有效改善重频输出能量的稳定性。同时,还给出了优化实验条件下不同运行频率连续20个脉冲较为理想的输出结果。运行频率分别为1,2,5 Hz时,输出能量稳定性较好,输出能量大于4.0 J;气流量大于53 L/s时,10 Hz重频运行的输出稳定性已显著提高,平均输出能量也达到1.8 J。     

低气压掺氪混合气放电XeF（C—A）激光

于0.22MPa气压和2.76MW/cm~3泵浦速率下,在商品准分子激光器上实现放电激励XeF(C-A)宽带自由振荡。使用峰值净益为1.24％/cm的掺氪四元混合气,获得兰绿激光输出1.17mJ,比能量输出9mJ/L,增本征效率0.016％,中心波长477nm,带宽32nm(FWHM)。     

印刷电路板预电离3.6 kW TEA CO2激光器

在TEA CO₂激光器中采用印刷电路板预电离结构,在单节放电体积为5cm×4cm×90cm 的两节串连的激光器中获得了20.4 J单脉冲能量输出,电光转换效率达12.8％.激光器重复频率工作时,气体清洗系数大于3,在最高重复频率180 Hz下获得了3.6 kW平均输出功率.     

A new proposal of high repetitive Nd:YAG laser power supply adopted the sequential charge and discharge circuit

The pulsed Nd:YAG laser is the most commonly used type of solid-state laser in many fields. In material processing, the power density control of a laser beam has been considered to be significant, which depends on the flashlamp current pulse width and pulse repetition rate.In this study, we have proposed a new method of sequential charge and discharge circuit (SCADC) to control the laser power density. The power supply of SCADC is composed of low frequency capacitors instead of very expensive high frequency capacitors. We could find the stability of laser output as well as the flashlamp current up to the pulse repetition rate of 150 pps. As increasing a repetition rate from 30 to 150 pps by the step of 30 pps, it is known that the laser outputs increased by 10 W.     

Preionization kinetics of an X-ray preionized XeCl gas discharge laser

The influence of preionization conditions on the performance of a XeCl gas discharge laser preionized by a short, high intensity x-ray pulse, has been studied. The laser output energy and optical pulse temporal characteristics have been used to determine the roles of initial electron density and of electron attachment to HCl and to impurities. Although the short pulse preionization technique functions well for XeCl when the laser voltage pulse has a short risetime (?20 ns), it is less well suited to XeCl lasers using slowly rising voltage pulses (>50 ns), or to F₂ containing gas mixtures (KrF and XeF lasers).