通过H_α／D_α及杂质辐射研究HL－1等离子体特性

利用石英光纤光导、ＷＤＳ－３单色仪和光电倍增管等构成的８道光电系统，通过观察Ｈ_α／Ｄ_α及杂质的辐射，研究了在低混杂波电流驱动（ＬＨＣＤ）、电子回旋共振加热（ＥＣＲＨ）、氩弹丸注入、孔栏加偏压及补送氦气等不同放电条件下的ＨＬ－１托卡马克等离子体的特性，并得到了较好的结果。

微波ECR等离子体特性及其对DLC膜性能的影响

为了解并优化在微波ECR等离子体增强化学气相沉积制备类金刚石膜工艺研究中的等离子体特性,利用朗缪尔探针法系统地测量了等离子体密度(Ne)、电子温度(Te)随工作气压(p)变化的关系。DLC膜的结构和性能依赖于沉积条件,提高等离子体密度有利于DLC膜的生长。本文示出了不同的CH4流量时,DLC膜的拉曼光谱和表面均方根粗糙度Rrms变化曲线,阐述了等离子体密度Ne、电子温度Te对DLC膜结构和性能的影响。

火花氢离子源的等离子体特性研究

提出了氢离子源等离子体的一维动态CRAM (collisionalradiativeatomicandmolecular)模型 ,计算了非平衡态 (NTE)下等离子体中分子、电子、离子、基态原子、激发态原子共 9种粒子浓度以及电场强度、气体温度和电子温度在一个脉冲内随时间和轴向空间的分布。计算表明 :氢离子源中粒子分布在轴向极不均匀 ,阳极附近有很高的粒子浓度 ;氢原子离子占总离子数的 93 9% ,与文献值相符 ;

真空开关电弧等离子体特性诊断技术研究进展

阐述了真空电弧等离子体特性诊断的重要意义,列举了常用的诊断方法及其工作原理,综述了近年来国内外关于真空电弧等离子体特性诊断方面的实验研究进展。

30cm离子推力器空心阴极发射体区等离子体特性研究

为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极的稳态工作性能参数并验证现有发射体结构设计的合理性,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极发射体区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极发射体区的压强基本在115~150Pa内,并且中间区域的Xe气压强较高;当阴极发射体温度为1570℃时,根据一维热传导方程得到发射体热损为10.26W;发射电流为15A时,电子温度在1.5~1.7e V内,且沿轴线方向靠近阴极顶小孔的电子温度较高,而将15A发射电流作为空心阴极的工作点是较为合适的选择;数值计算得到发射体区平均电子电流密度约为1.3×105A/m2,发射体内表面面积预估为1.5cm^2,内径建议在?2~2.5mm内,采用该尺寸发射体的空心阴极通过电流发射能力试验证明其最大发射电流在19~20A内,现有发射体尺寸设计满足20A发射电流需求;发射体区中间区域离子电流密度峰值约为8.5×10~5A/m^2,应重点关注发射体中间区域的厚度设计以及离子溅射腐蚀速率。

等离子体特性的静电探针测量技术

分析了静电探针的工作原理 ,探讨了静电探针获得等离子体的伏安特性曲线的测量技术 ,获得了等离子体的电子温度、密度、空间电位和悬浮电位等重要特性参数。

实验参数对铝合金光谱和等离子体特性的影响

在大气环境下,实验通过对ICCD采集门宽、延迟、增益、激光能量等实验参数的调节,测定激光诱导铝合金的时间分辨发射光谱,分析采集门宽、延时对铝合金光谱的影响。通过测定的光谱强度和Stark展宽以及激发能量、跃迁上能级的简并度以及跃迁几率等参数,计算激光诱导铝合金等离子体的电子温度和电子密度,分析采集门宽、延时对等离子体特性的影响。

等离子体源低能离子注入的等离子体特性诊断

等离子体源低能离子注入的等离子体特性诊断吴桂林雷明凯刘延伟马腾才（大连理工大学三束材料改性国家重点联合实验室１１６０２４）张仲麟（大连理工大学材料工程系１１６０２４）采用ＯＥＳ技术系统地研究了电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体源低能氮离子注入的等离子...

20A发射电流空心阴极小孔区等离子体特性研究

为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极工作时小孔区的等离子体特性参数,并验证现有阴极小孔结构设计下的阴极电流发射能力,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极小孔区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极小孔区的中性原子密度基本在4×10^(21)~6×10^(21)/m^3,分布较为均匀且越靠近小孔出口区域的原子密度越低;当阴极发射体温度为1800K时,采用等离子体零维扩散模型得到阴极小孔区轴向平均电子温度约为2.66e V,且靠近阴极顶小孔出口方向电子温度相对较高,从小孔区入口至出口电子温度增幅在1~2e V;通过离子连续性方程得到阴极孔区内,等离子体密度约在1×10^(21)~1.4×10^(21)/m^3,靠近出口处的等离子体密度降低较为明显;通过电子连续性方程,得到小孔区入口处的电子电流约为7.2A,而出口处的电子电流约为11.6A,与性能测试试验结果一致,电子电流增益系数约60%;离子电流密度峰值约为6.16×106A/m^2,出现在距离小孔入口约0.5mm处。通过理论分析认为,阴极孔区的腐蚀特点是靠近出口处的直径在离子腐蚀作用下不断地扩张,并在扩张到一定程度后,孔区出口处被腐蚀后的直径将不会再发生变化,理论分析腐蚀趋势与兰州空间技术物理研究所研制的LHC-5阴极小孔区寿命试验腐蚀情况基本一致。

等离子喷枪内电弧动力学与等离子体特性的三维数值模拟

基于局域热力学平衡假设,建立三维非稳态等离子电弧的湍流模型,应用计算流体力学软件ANSYS CFX模拟了氩/氢等离子喷枪内阳极弧根的再附着过程、电弧与气流的相互作用以及等离子体温度和速度分布。结果表明,在冷气流推动下,阳极弧根向喷嘴下游移动,电弧被拉长,弧电压升高,电场强度增大。当电弧向下游移动到电场强度足够大时,电弧击穿并形成新的弧根。喷枪内电弧波动导致喷枪出口等离子体最大温度和最大速度发生波动,滞后时间为10μs。喷枪内的流动与传热具有明显的三维特征,与温度分布相比,速度分布的三维特征更明显且更向中心处集中。

级联弧放电氦等离子体特性研究

采用另加偏压的单阴极弧氦放电直线等离子体装置对氦等离子体的基本特性进行了研究。对氦轴向输运规律做了描述并与光谱测量数据做了定性地比较。实验结果表明,氦等离子体的电子温度与电子密度均随放电电流、约束磁场的增加而增加。氦原子与氦离子的辐射光谱随放电电流、偏压、磁场的变化规律进行了测量分析,同时氦离子对钨靶积分辐照效应进行了观察。这些结果不但提供了氦等离子体的基本特性,对于研究氦离子与面向等离子材料相互作用导致产生气泡、肿胀、脆化损伤等的评估,特别是对将来伴有(n,α)反应时具有一定的参考价值。

氢等离子体特性及其对钨的辐照行为研究

本文依托四川大学直线等离子体装置(SCU-PSI)产生高通量氢等离子体,采用朗缪尔探针对氢等离子体特性进行诊断,研究了氢等离子体特性随放电电流、气体流量等输入条件的演变规律;并利用调控产生的氢等离子体对纯钨进行了相应的辐照研究.实验结果显示,在磁场0.1~0.2 T、气流量1000~2200 sccm和电流180~228 A范围内,氢等离子体通量密度、热负荷密度及电子密度、温度等参数与磁场和电流呈正相关关系,而与气体流量呈负相关关系.在该范围内,最高等离子体密度达到2.6×10^(19) m^(-3),等离子体通量达到8.8×10^(22) m^(-2)·s^(-1),热负荷达到6.5×10^(4) W/m^(2).利用调控产生的等离子体对纯钨样品进行初步辐照实验,结果显示随着入射等离子体特性的不同,样品表面出现不同程度的尺寸和密度不均匀颗粒状辐照损伤结构,并且颗粒尺寸随氢等离子体离子通量的增加而增大.本文结果显示SCU-PSI可以产生理想的氢等离子体环境,因此可以作为未来聚变领域,研究氢等离子体和托卡马克装置面向等离子体材料钨以及相应结构材料相互作用的有效实验装置.

复合高功率脉冲磁控溅射放电等离子体特性

高功率脉冲磁控溅射具有高的金属离化率,在薄膜制备表现出巨大的优势,成为当前磁控溅射技术领域一个新的发展趋势。高功率脉冲磁控溅射的放电特性、等离子体特性等微观参数对薄膜质量控制具有决定性作用,分析宏观参数如何影响微观参数,有利于提高薄膜质量,稳定工艺。因此,本文研究了脉冲与直流电源并联模式的复合高功率脉冲磁控溅射过程中,脉冲电压（400~800 V）对Ti、Cr靶在Ar气氛中的放电特性、等离子体参数（等离子体电势、电子温度、电子密度）、基体电流的影响。结果表明：复合高功率脉冲磁控溅射Ti、Cr靶放电过程中,脉冲电压的增加有利于脉冲作用期间的靶电压、靶电流、基体电流增加;当Ti靶脉冲电压为600 V或Cr靶脉冲电压为700 V时,电子密度出现较大值。Cr靶与Ti靶放电相比,前者的靶电流、基体电流、等离子体电势、电子温度比后者更高,而电子密度却更低。

三电极脉冲沿面介质阻挡放电等离子体特性及除冰研究

风力发电机和飞机在低温潮湿环境下运行时存在表面覆冰问题,进而影响装备的正常工作,严重时甚至危害人身财产安全。已有文献发现两电极沿面介质阻挡放电(surface dielectric barrier discharge,SDBD)在除冰方面有潜在的应用前景,但仍存在温升小和效率低等问题。为有效提高SDBD表面温度和除冰效率,该文将一接地电极安装在高压电极同侧,构成三电极SDBD结构,研究三电极脉冲SDBD等离子体特性及除冰过程与效果。结果表明:在相同的放电条件下,与两电极脉冲SDBD相比,三电极脉冲SDBD在放电能量、表面温度、发射光谱强度和除冰效果等方面表现出更为优异的能力。在20kV脉冲电压作用下,13mm间隙的三电极SDBD比两电极SDBD的放电能量增加了约1.95倍,最高温度提高了8℃。数值模拟结果也进一步表明:通过脉冲快速加热,三电极SDBD温升范围广和热量空间分布均匀,在除冰方面有很大的潜力。研究结果可为脉冲放电等离子体除冰及相关应用提供参考。

毛细管共面介质阻挡放电等离子体特性

共面介质阻挡放电(coplanar dielectric barrier discharge,CDBD)因高压电极和接地电极掩埋在绝缘介质中而具有较长的使用寿命和广泛的应用前景。然而,传统CDBD起始电压高、制作较为复杂,这会限制其应用的进一步发展。因此提出了一种新型的毛细管CDBD结构,即用填充铜粉的毛细管作为高/低压电极,并利用两电极间的紧密接触缩短放电气隙以降低起始放电电压。该研究从流光发展过程、光学特性、电学特性以及活性粒子生成角度对毛细管CDBD进行了系统性的研究,并探究了脉冲电压幅值、上升时间、下降时间、峰值平顶宽度、电极直径以及介质的相对介电常数对等离子体特性的影响。结果表明,毛细管CDBD在单次脉冲作用下存在一次放电和二次放电,分别对应电流极性为正和为负的部分。在脉冲上升沿阶段,流光从相邻高/低压毛细管间的“V型”区域底部产生,然后主要沿着高压电极表面爬升并达到最高点。而在脉冲下降沿阶段,流光则主要沿着接地电极表面发展。高的脉冲电压、短的脉冲上升时间和下降时间有利于放电的增强和活性粒子的生成。同时脉冲上升时间的增加还会使得放电均匀性变差,而脉冲峰值平顶宽度的影响则较为有限。相对介电常数的增加能够增强放电强度和降低起始放电电压,而电极直径的增加虽能增加放电面积,但也会使得放电强度变差。

水中交流电弧等离子体特性的测量

通过光谱测量系统所测得的工频交流电压下水中电弧等离子体的光谱相对强度,用双线法得到了等离子体中的电子激发温度,并依据局部热力学平衡(LTE)条件,用Saha方程求得了等离子体的电子密度和H、H+、O、O+等粒子的密度,且等离子密度随着电弧功率的增加而增大.该实验为水中交、直流电弧特性或交流气体电弧等离子体特性的研究提供了参考.

高功率激光系统空间滤波小孔等离子体特性

为解决高功率固体激光系统空间滤波小孔堵孔问题,针对空间滤波小孔中的等离子体溅射现象,对等离子体扩散1维分布模型进行了分析。分别对铝、金和碳等3种典型材料1维分布情况及扩散速度进行了数值模拟,得到等离子体扩散速度大约为107cm/s。根据模拟计算结果,分析了神光Ⅲ原型装置助推放大级的堵孔风险,结果表明,在长脉冲情况下等离子体溅射造成的影响不可忽略。

钡钨空心阴极放电等离子体特性实验研究

空心阴极作为电推力器的核心部件之一,其放电等离子体特性对空心阴极的性能和可靠性具有决定性的作用。采用实验的方法,使用朗谬尔静电探针置于钡钨空心阴极放电出口处,诊断和分析了钡钨空心阴极出口处的放电等离子体特性随阴极推进剂流量和放电电流的变化规律,结果表明:阴极推进剂流量和放电电流对空心阴极放电等离子体特性具有比较明显的影响,各等离子体参量随阴极推进剂流量和放电电流均有明显的变化,其中,电子数密度随阴极推进剂流量和放电电流的增大而上升,等离子体电势随阴极推进剂流量和放电电流的增大而下降,电子温度随阴极推进剂流量的增加而下降,随放电电流的增大有略微升高,而且,放电电流对放电等离子体特性具有更显著的影响。

HL-2A偏滤器位形的边缘等离子体特性

本实验利用主真空率和偏滤器靶板上的静电探针阵列直接测量边缘和偏滤器室的等离子体参数，即边缘温度Tea，密度nea，悬浮电位Фf，径向电场Er及其梯度dEr／dr，极向电场Ep，径向流速vr，极向流速vp.