甚高频电容耦合氢等离子体特性研究

采用高H₂稀释的SiH₄等离子体放电, 特别是甚高频等离子体增强化学气相沉积技术是当前高速制备优质微晶硅薄膜的主流方法. 尽管在实验上取得了很大的突破, 但其沉积机理一直是研究的热点和难点. 本文通过建立二维时变的轴对称模型,在75 MHz放电频率下, 对与微晶硅沉积非常相关的甚高频电容耦合氢等离子体放电进行了数值模拟, 研究了沉积参数对等离子体特性的影响, 并与光发射谱(OES)在线监测结果进行了比较. 结果表明: 电子浓度 n_e在等离子体体层中间区域最大, 而电子温度 T_e及H_α与H_β的数密度在体层和鞘层界面附近取极大值; 当气压从1 Torr (1 Torr=133.322 Pa)增大至5 Torr时, 等离子体电势单调降低, 在体层中间区域 n_e先快速增大然后逐渐减小, T_e先下降后趋于稳定; 随着放电功率从30 W增大到70 W, 电子浓度 n_e及H_α与H_β的数密度均线性增大, 而电子温度 T_e基本保持不变; OES在线分析结果与模拟结果符合得很好.     

碳纳米管冷阴极脉冲发射特性及仿真模型研究

针对碳纳米管场致发射冷阴极在微波、毫米波电真空辐射源器件中的应用需求,采用2μs,20 kV的脉冲高压对碳纳米管场致发射冷阴极的脉冲发射特性进行了实验研究.通过改变阴阳极间距,对碳纳米管冷阴极发射电流特性及发生脉冲高压打火后的碳纳米管冷阴极发射特性进行了测试研究.在直径为4 mm的圆形平面碳纳米管冷阴极上获得最大发射电流16 mA,电流密度为127 mA/cm~2.以实验测试数据为基础,结合粒子模拟软件建立碳纳米管冷阴极场致发射仿真模型,给出了该仿真模型的相关参数,为下一步设计研制碳纳米管冷阴极电子光学系统及相关辐射源器件奠定基础.     

外注入式独立调谐微波电子枪的概念设计

为得到微脉冲束团长度在百fs量级且高重复频率,设计了一种紧凑型的强流电子枪结构独立调谐微波热发射电子枪。该电子腔具有双驻波加速腔,两个驻波加速腔之间相互没有耦合,可以分别独立地馈入功率、调节相位。通过优化功率与相位,可以得到较优的束流品质,同时避免了磁铁和激光系统的使用,使得结构更加紧凑。并采用外注入式结构增大流强、降低能散度,同时消除电子反轰对阴极的负面影响。对不同结构参数的腔体进行1维和3维束流动力学计算,可以得到较为理想的腔体参数。通过调节预注入器的馈入功率和粒子入射相位,可以进一步的压缩束团长度。     

天鹅绒与碳纳米管阴极强流脉冲发射特性

在2 MeV直线感应加速器注入器平台上开展了天鹅绒阴极与碳纳米管阴极的强流脉冲发射特性综合实验。研究结果表明:天鹅绒阴极与碳纳米管阴极均具有强流脉冲发射性能,在1.61 MV的二极管电压下,天鹅绒阴极与碳纳米管的发射电流密度分别为84,108 A/cm2;启动时间分别为21,40 ns;放气量分别为0.29,0.91 PaL;放出气体分子数目与发射电子数目之比分别为64,225;两种冷阴极强流脉冲发射时的放气质谱相似。     

Polarization-locked VCSEL with PM fiber pigtail for quantum communication

Quantum communication is a new technology requiring a stable and reliable laser source for communication security. A new kind of polarization-locked vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) with polarization maintaining (PM) fiber pigtail is fabricated as a decoy state laser source. The VCSEL is packaged in a standard butterfly box integrated with thermoelectric coder (TEC) and thermistor. The optical pulse width of full-width at half-maximum (FWHM) is smaller than 400 ps with a 100-MHz on/off modulation frequency. The results reveal that modulation range is better than 4. Moreover, the polarization is stable, and the power extinction ratio is larger than 25. The center wavelength is 850 nm, and the SMSR is better than 40 dB.     

钡钨阴极优化与热电子发射性能

分别从基体和铝酸盐两方面优化了钡钨阴极.在基体方面,首先采用窄粒度钨粉结合放电等离子体烧结获得了孔径分布窄的基体;再利用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,采用球形钨粉制备了多孔基体,获得了孔通道光滑、内孔连通性好、孔径分布更加窄的基体.与窄粒度钨粉基体相比,球形钨粉制备的阴极,空间电荷限制区的斜率由1.25增加至1.37,发射均匀性得到提高,拐点电流密度由6.6 A·cm^–2增至6.96 A·cm^–2.在此基础上,采用液相法改善了铝酸盐物相组成,发现空间电荷限制区的斜率增加至1.44,拐点电流密度增加至21.2 A·cm^–2.通过理论计算对钡钨阴极发射的物理本质进行了研究,发现钡钨阴极发射规律遵循偶极子理论.     

碱锑光电阴极光电发射特性的Monte-Carlo数值模拟

基于非直接跃迁模型,用Monte-Carlo方法模拟了光电子在K₂CsSb光电阴级中的输运过程,得到了和实验结果较为一致的量子产额谱、电子能谱及阴极的时间响应特性.K₂CsSb的时间响应特性计算表明薄阴极的时间响应半宽度在20～100fs左右.文中还计算了K₂CsSb阴极的导带和价带态密度.     

基于灰色-尖点突变理论的氧化铝陶瓷边缘碎裂损伤规律与机理研究

为探究工程陶瓷边缘碎裂损伤规律与机理,以氧化铝陶瓷的单晶压痕边缘碎裂为平台,应用微机控制电子万能试验机施加载荷,应用声发射设备监测其损伤过程中的声发射信号,建立基于声发射信号参数的灰色-尖点突变理论模型,通过分析损伤过程中的加载特征和声发射信号特征,从损伤演化过程的角度揭示氧化铝陶瓷边缘碎裂的损伤规律.结果表明:氧化铝陶瓷的边缘碎裂是由一系列不连续的突变过程组成,在临界载荷之前,这些突变强度不大,不会对材料性能产生宏观影响;但当外加载荷达到某一临界载荷时,氧化铝陶瓷边缘会瞬间碎裂.应用基于声发射累积计数和累积能量的灰色-尖点突变模型可较好的描述氧化铝陶瓷边缘碎裂损伤演化过程的突变特性.     

非漫发射体温度测量原理

辐射测温以Planck定律为基础可以在不同的空间位置测量物体表面的发射辐射来反演温度,以实现物体表面温度的非接触测量,具有重要现实意义。Planck定律确立了光谱辐射强度与黑体温度之间的定量关系,然而在辐射测温理论和实践研究中,实际物体表面光谱发射率的复杂性和未知性成为辐射温度精确测量的主要障碍。基于特定的发射率模型,可以在未知晓物体表面发射率的条件下实现物体温度的非接触测量,但此时难于考虑被测物体的非漫发射特征。为了在有限立体角辐射测量条件下实现非漫发射体温度测量,研究中直接从辐射测量方程出发,经过适当数学转化后,提出了辐射测温中的一个新概念一表观发射率,并对其特征进行了分析,结果表明在对非漫发射体进行温度测量时在同一次测量中,表观发射率虽然形式上很复杂但仅是波长的函数,可以直接针对波长进行模型构建,进而可以在有限立体角辐射测量条件下实现非漫发射体温度的封闭求解,进而给出了有限立体角辐射测量条件下非漫发射体的波长和波段测量方程。同时,还对有限面积条件下的温度测量进行了研究,发现如果具有非漫发射特征有限面积上的温度处处相同,基于表观发射率的构建也可以实现温度的封闭求解。     

食品中苏丹红Ⅰ和辣椒红的表面增强拉曼散射(SERS)光谱与激发-发射矩阵荧光光谱鉴别

利用表面增强拉曼散射(SERS)光谱及激发-发射矩阵(EEM)荧光光谱对食品中非法添加剂苏丹红Ⅰ和合法食品添加剂辣椒红进行了定性分析和检测. SERS光谱结果表明, 苏丹红Ⅰ在低波数区域分子的扭转振动信号增强比较明显; 而辣椒红在1521和1158 cm^-1处拉曼信号增强效果比较明显; EEM荧光光谱结果表明, 苏丹红Ⅰ的乙醇溶液在P₁(λ_ex=285 nm, λ_em=345 nm)和P₂(λ_ex= 335 nm, λ_em=548 nm)处有2个明显的荧光特征峰; 而辣椒红的乙醇溶液有3个特征荧光峰, 分别为P₁(λ_ex=545 nm, λ_em=580 nm), P₂(λ_ex=560 nm, λ_em=665 nm)和P₃(λ_ex=608 nm, λ_em=672 nm).