一种新型强相对论自由电子准光脉塞的动力学理论

提出一种新型准光学谐振系统——改型斜旋转轴对称准光腔(MAQCOR),并从Vlasov-Maxwell方程出发,采用Laplace积分变换的方法建立了具有MAQCOR的强相对论电子回旋脉塞的动力学理论.导出了注-波互作用功率、起振电流和频偏,并对一些重要问题,如高次谐波、模式竞争、旋转角的影响及空间电荷效应等进行了详细的分析和讨论,得出了一系列新的结论,为新型准光腔回旋管的设计提供了理论依据.     

电子温度各向异性对霍尔推力器BN绝缘壁面鞘层特性的影响

建立多价态多组分等离子体一维流体鞘层模型,引入电子温度各向异性系数并考虑出射电子速度分布,研究了电子温度各向异性对霍尔推力器中的BN绝缘壁面鞘层特性和近壁电子流的影响.分析结果表明,相比于纯一价氙等离子体鞘层参数,推力器中的多价态氙等离子体鞘层电势降略有降低,电子壁面损失增加,临界二次电子发射系数减小.推力器中的电子温度各向异性现象可以显著地加大出射电子能量系数,进而降低鞘层电势降,增强电子壁面相互作用.数值结果表明,空间电荷饱和机制下电子温度各向异性对鞘层空间电势分布影响显著. 关键词： 霍尔推力器 电子温度各向异性 空间电荷饱和鞘层     

(BiFeO3)25/(La0.7Sr0.3MnO3)25 多层膜的光学和电学性质

采用射频磁控溅射方法在(001)SrTiO₃衬底上制备(001)取向的(BiFeO₃)₂₅/(La_0.7Sr_0.3MnO₃)₂₅多层膜.光学测试结果表明,1.3-2.1 eV范围内,相对于衬底而言多层膜光吸收增强; BiFeO₃的带隙为2.7 eV. 另外,结合绝缘介质导电模型分析了所测得的电流-电压数据,在所测试的温度及电压下,所制备的(BiFeO₃)₂₅/(La_0.7Sr_0.3MnO₃)₂₅多层膜的导电机理由空间电荷限制电导主导. 关键词： 多层膜 吸光度 空间电荷限制电导     

库仑定理导出的2维空间电荷限制流一级近似公式

 为了准确计算空间电荷效应,从库仑定律和电流连续性方程出发,通过求解带电粒子群在空间某点产生的电场,再考虑到一系列合理的近似,最后得到了轴对称圆柱导体构形的空间电荷限制流的2维一级近似公式,结果显示,对于有限平面的电荷限制流大于经典1维限制流。     

导引磁场控制相对论速调管放大器电子束收集的方法

 通过改变磁场位形,利用粒子模拟方法,研究了相对论速调管放大器（RKA）中电子束收集位置对器件效率和工作稳定性的影响。合适的电子束收集位置对增加输出腔区束波作用强度、减小输出腔区强流电子束的空间电荷势能以及减少RKA中反射电子数量非常有利。对一个工作频率2.85 GHz的RKA的电子束收集方式进行了改进,在电子束参数为510 keV和8.1 kA,注入微波功率500 kW和导引磁场1.5 T时,模拟得到了1.4 GW的微波输出,效率33.7%,增益33.8 dB,改进电子束收集方式之前的模拟结果为输出功率1.1 GW,效率为26.3%。利用Surperfish设计了改进收集方式后所需的磁场位形,并导入粒子模拟程序进行了模拟,实现了对电子束收集位置的有效控制,输出效率为32%。     

Bunch evolution study in optimization of Me V ultrafast electron diffraction

Megaelectronvolt ultrafast electron diffraction（UED） is a promising detection tool for ultrafast processes.The quality of diffraction image is determined by the transverse evolution of the probe bunch. In this paper, we study the contributing terms of the emittance and space charge effects to the bunch evolution in the MeV UED scheme, employing a mean-field model with an ellipsoidal distribution as well as particle tracking simulation. The small transverse dimension of the drive laser is found to be critical to improve the reciprocal resolution, exploiting both smaller emittance and larger transverse bunch size before the solenoid. The degradation of the reciprocal spatial resolution caused by the space charge effects should be carefully controlled.     

SSC-LINAC重离子RFQ动力学模拟与研究

采用多粒子跟踪程序BEAMPATH 对SSC-LINAC 重离子RFQ 直线加速器进行动力学模拟,分别对RFQ 的接受度、高频特性、束流稳定性、空间电荷效应等进行了分析。该RFQ具有很大的纵向接受度,有利于束流在RFQ中的传输;高频特性研究表明,翼间电压设定在理论值以上时,该RFQ都能保持较好的束流特性;束流稳定性分析结果表明,该RFQ具有很大的束流失配容忍度;空间电荷效应研究表明,当束流强度低于0.5 mA时,束流传输不受影响。综合研究结果表明,53.667 MHz重离子RFQ具有较好的动力学特性,满足SSC-LINAC直线加速器的设计要求。The RFQ beam dynamics of a heavy ion linac was investigated in this paper and the BEAMPATH code was employed in this study. The main research was focused on the beam performances depending on longitudinal acceptance, RF properties, beam instability and space charge effect. The RFQ has large longitudinal acceptance in design, which brings the beam performances well. In the RF parameter study, the beam can keep good transmission in the acceleration even the vane voltage is larger than the theoretical value. It is also shown that the RFQ has a large robustness for the mismatch of the input beam by the analysis of the beam instability.Furthermore, the beam evolution is independent on the space charge effect when the beam current is less than 0.5 emA. The preliminary analysis of the beam dynamics shows that the 53.667 MHz heavy ion RFQ has a promising performance, which meets the requirements of SSC-LINAC.     

电场和温度对聚合物空间电荷陷阱性能的影响

模拟分子的结构和行为有助于更深刻地分析空间电荷陷阱性能变化的微观机理.利用Materials studio软件建立聚乙烯模型,通过分子链段运动产生的能量和自由体积变化对微观结构和电荷陷阱进行分析.结果表明:温度由298 K逐渐升高至363 K的过程中,聚合物分子热运动加剧导致的滑移扩散现象,使自由体积和陷阱能级在363 K处分别出现1542.07 ~3和0.66 eV的最大值和最小值.然而在Z轴方向施加0.0007 Hartree/Bohr(1 Hartree/Bohr=5.2×10~(11)V/m)电场作用时,由于电致伸缩产生Maxwell应力,使分子链段出现局部有序排列,增大范德瓦耳斯能至-360.18 kcal/mol(1 kcal/mol=4.18 kJ/mol),而自由体积降低了279.77 ~3,导致陷阱能级减小0.45 eV.当363 K和0.0007 Hartree/Bohr联合作用时,聚乙烯的陷阱能级相比同温无电场作用降低0.17 eV.分子模拟结果与实测结果相符.利用分子热运动和电致伸缩效应,初步探讨了材料自由体积和范德瓦耳斯相互作用能变化的微观机理,证实分子链段运动改变了微观结构,从而影响电荷陷阱特性.并且与温度相比,电场作用会使材料产生更低能级的空间电荷陷阱.     

有机半导体薄膜空间电荷分布对晶体管性能影响的研究进展

有机场效应晶体管(OFETs)是下一代柔性电子产业的基础元件,具有可弯曲、透明、低成本、可溶液加工等优良特性,并逐渐开始应用于生物传感器、柔性显示等领域。 然而,OFETs仍存在如工作电流小、跨导小、开关比低、空气稳定性差等问题,限制了其进一步的发展。 OFETs器件的性能主要受到导电沟道中电荷和电流分布的影响,若能通过外加手段,调控沟道中的电荷和电流分布,可能获得具有更高性能或新机理的器件。 本文结合课题组内的工作,对国内外该领域的最新进展进行综述和展望。     

轴对称真空二极管空间电荷限制流

基于ArcPIC代码采用PIC-MCC方法,模拟研究了轴对称真空二极管放电时电子密度和阴极表面场强分布情况,同时给出了二维空间电荷限制流的一阶和二阶拟合公式。研究发现,真空二极管放电时阴极表面电场会随阴极注入电流密度的增加而增加,而后出现振荡并趋于一个稳定状态;二维空间电荷限制流密度值随阴极发射半径的增大而减小,且阴极发射半径越大越接近一维空间电荷限制流值。