沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响

为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度,兼顾2种涂层的性能,采用电弧离子镀膜技术,在不同沉积温度下,制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层,并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试,探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明:(1)随着沉积温度升高,多层复合涂层的表面质量逐渐改善,组织结构更加致密;(2)随着沉积温度升高,涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小,摩擦系数和磨损率先减小后增大;(3)当沉积温度为430℃时,涂层综合性能最好,硬度为30.9GPa,临界载荷为89N,摩擦系数为0.72,磨损率为7.1×10^(-3)μm^(3)/(N·μm).

大气压氩气同轴介质阻挡放电的电学特性

主要研究了同轴介质阻挡放电的电学特性、基础参数,并构造了仿真电路模型.研究发现,随着外加电压的增大,介质电容增大,气隙电容减少.通过不同半径的内电极进行实验显示气隙电容与半径成反比关系,在输入功率的研究中发现半径也是关键因素.在功率因数与外加电压的研究中则发现其变化趋势不具有单调性,存在极大值点,具有重要意义,为工业化过程中寻找最优工况提供了参考.利用软件构造了仿真电路模型,较好地吻合了实验中的放电参数,有利于后续的研究中对一些不易实验获得的参数进行估算.

高频介质阻挡放电产生臭氧的实验研究

实验研究了在不同气源条件下高频正弦介质阻挡放电法产生臭氧时电压、体积流量、相对湿度的变化对臭氧体积分数的影响.实验结果表明,当气源分别为空气和氧气时,臭氧体积分数随气体体积流量的变化呈不同的变化趋势,为空气源时臭氧体积分数随气体体积流量的增大先升高后降低,而为氧气源时臭氧体积分数不断下降.气源为氧气时,实验中当电压为较低电压3 064 V,体积流量为30 L/h时,臭氧体积分数高达55 000×10-6,从而即产生了高体积分数的臭氧又保证了整个系统的安全,降低了成本.

空气式静电放电的实验分析

针对国际电工委员会标准IEC 61000-4-2静电放电抗扰度试验方法存在的问题,对空气式静电放电进行实验研究。利用新型静电放电(ESD)模拟测试系统,在较宽范围的电压电平下,用数字存储示波器对放电电流的上升时间、峰值、自制金属半圆环天线上的耦合电压峰-峰值进行测量。测量结果的分析表明:不同空气湿度下的ESD特性存在着明显的差别,湿度越低,放电电流峰值和耦合电压越大;在放电电压一定的情况下,放电电流峰值和耦合电压基本上随着电极接近速度的提高而增大,只是在各个不同的接近速度上,变化速率是不一样的,接近速度对高电压放电时的影响要比对低电压放电时的影响大。

高压氮气亚纳秒开关放电特性实验研究

利用幅值约220 kV、脉宽约4 ns的高压纳秒脉冲源,对高压氮气亚纳秒气体开关放电特性进行了实验研究.实验结果表明:当气压在3～10 MPa间变化,间隔距离在0.6～1.2 mm间变化时,氮气间隙击穿电压随气压和间隙距离的增大而增大,并随气压的增大略呈饱和趋势,最高击穿电场约为2 MV/cm.开关输出电压波形的上升时间变化范围为145～190 ps,该上升时间随气压、击穿电场以及间隙距离增大而减小.

甲烷/空气混合气体放电等离子体动力学机理分析

为研究甲烷/空气混合气体放电等离子体机理,利用建立耦合组分浓度方程和能量传递方程以及Boltz-mann方程的等离子体动力学模型,分别对不同碰撞类型的电子能量损失比率、等离子体中能量传递过程以及单次放电和重复放电粒子浓度的演化规律进行了分析研究。结果表明:电子能量主要损失于电子与混合气分子的第2类、第3类碰撞过程,与第1类碰撞过程能量损失较小;空气放电的加热能在1 ms时约为输入能的50%,混合气放电的加热能在5.0×10-3ms时达到了输入能,在1 ms时约高出输入能26%,计算得到了空气和混合气温度约为311 K和380 K;单次放电时等离子体没有促进燃料氧化的链锁反应,而重复放电时促进了链锁反应,但其过程不能持续。

IEC 61000-4-2标准试验平台的局限性分析及其完善的探讨

为解决国际标准IEC 61000-4-2规定的静电放电(ESD)抗扰度试验平台存在的局限性,通过分析ESD模拟器开关动作、ESD电流及其导数、ESD辐射场、试验结果的判定准则和试验方法的不完善规范对ESD抗扰度试验的影响,探讨了IEC标准试验平台问题存在的原因。研究发现,ESD模拟器开关动作对试验结果会产生很大影响,其辐射场是造成试验结果差异的主要原因之一;不同品牌的ESD模拟器会产生不同的放电电流及电流导数,因此会产生不同的试验结果;ESD模拟器的种类及其旋转角度会对ESD辐射场产生很大的影响,进而影响到试验结果的重复性;标准对ESD抗扰度试验方法的不完善规范也是造成试验结果差异的原因。

利用飞行时间质谱研究热阴极蒸发特性

提出了采用飞行时间质谱(ToFMS)分析阴极蒸发的成分和速率的新方法。利用ToFMS测试了真空本底、氧化物阴极、浸渍阴极、覆膜阴极等各种阴极蒸发物的成分。研究了阴极蒸发速率与阴极温度和加热时间的关系。比较了不同阴极蒸发速率的大小。实验结果表明ToFMS是一种非常快捷的研究阴极蒸发的实验手段。最后,研究了阴极各种成分离子峰强度与电离电压的关系。

微秒和纳秒脉冲激发介质阻挡放电传输电荷特性对比

介质阻挡放电(简称DBD)在表面改性、污水处理、航空流动控制等工业领域有巨大的应用前景。为此基于实验室自制的微秒和纳秒脉冲电源激发介质阻挡放电,对比研究不同量级脉冲下的传输电荷特性以及放电参数对传输电荷特性的影响。DBD系统采用被称为"体放电"的板-板间隙放电,实验在大气压空气中进行。实验结果讨论了不同激励下Lissajous图形的变化情况,同种实验条件下,微秒比纳秒更容易激发放电,且最大传输电荷量和单脉冲能量更高,但纳秒激励下瞬时功率更高;保持其它条件不变,仅改变某一放电参数,最大传输电荷量和单脉冲能量随着电压幅值的升高而增大,随着阻挡介质的厚度的增加而降低;重复频率对电参数和Lissajous图形几乎没有影响,但决定着单位时间内的能量积累;随着放电间隙的增大,最大传输电荷量逐渐减小,而单脉冲放电能量呈先增大后减小的趋势。

用于空间行波管的高效率覆膜阴极组件的研究

首先设计并研制出符合空间行波管要求的高效覆膜阴极组件,采用高温钨-钴焊料,将阴极焊接在阴极筒上,增加了阴极的耐冲击性能,阴极组件采用两层热屏,第一层热屏采用热传导率低的金属钛,提高了阴极组件的热效率,其加热效率比常用的钽金属提高10%以上,在950℃工作温度下,其发射电流密度可达3.75 A/cm2。

一种贮存式氧化物阴极

该文论述了一种新的贮存式氧化物阴极。这种阴极的直流发射、脉冲发射和阴极寿命性能都比普通氧化物阴极好。文中对阴极发射材料的形貌、贮存活性物质的结构进行了分析,观察了阴极镍网表面电子发射图像,讨论了阴极发射机理。

氢气放电源打靶的较完整新谱系实验测量

为了能够实现明确和清晰地同时测出氢气放电源打靶的较完整新谱系,使用氢气放电中的电子和X射线等直接打靶,在衍射角和测量角均为45°时,测量氢气放电源打靶的较完整新谱系。实验同时测到了3组6条氢气放电源打靶的新谱系,它们是:(2.25±0.07)和(2.56±0.08)keV;(3.25±0.10)和(3.62±0.11)keV;(4.42±0.13)和(4.79±0.15)keV。这6条新谱线表征了未知粒子的能级特性,是未知粒子存在的标志。未知粒子在靶中能储存一年以上,测得的未知粒子能级谱线能量为keV量级,氢气放电源中粒子为已知粒子,据此可以认为未知粒子是一种新原子态氢原子。

大气压氦气/氮气和氩气/氮气射频介质阻挡放电六边形斑图特性比较

为研究放电参数对射频介质阻挡放电的放电模式和斑图特性的影响,通过分析活性粒子在放电中所发挥的作用来探究放电机制的差异,采用一个表面覆盖有石英介质的铜电极和一个自制水电极的放电系统,在大气压氦气/氮气混合气体和氩气/氮气混合气体射频介质阻挡放电中获得了六边形斑图,并研究了电源功率、氮气流量对斑图特性的影响。通过比较两种放电形成的斑图发现:氦气/氮气混合气体中形成六边形斑图所需电源功率更高且具有更强的辉光背景。利用发射光谱诊断技术揭示了放电形成的活性粒子,分析认为亚稳态粒子通过Penning电离或Penning激发在放电中发挥了关键性作用。这不仅有助于深入理解射频介质阻挡放电的物理机制,还对斑图动力学的研究有参考价值。

多针对板电晕放电电离区微观特性分析

为了对多针对板正、负电晕放电电离区的微观特性进行分析,采用统计和理论分析的方法对前期利用发射光谱法测量电离区形貌的实验结果进行了研究,得到了高压针电极周围N2第2正带跃迁谱峰光强分布的等光强线曲线方程;电离区按N2第2正带跃迁谱峰的分布可分为内、中、外3层;在确定的电压下,由内到外N2第2正带跃迁谱峰与其等值曲面面积的乘积随着距针极的距离呈小﹣大﹣小的变化趋势,而电子的平均速度则呈大﹣小﹣大的相反变化趋势;电流密度与N2第2正带跃迁谱峰呈良好的线性关系。上述结论说明利用发射光谱法可研究放电电离区的微观特性,并为有关电离放电的应用提供理论参考。

几类源打“新靶”和“旧靶”的对比实验

根据氢气放电源、X光机X射线源和TiT源打“新靶”和“旧靶”的对比实验结果,证明了在氢气放电过程中产生了一种未知粒子,新谱线正是射线源轰击这种储存在“旧靶”中的未知粒子产生的。以此为依据得到如下推论:探测到的新谱线反映了未知粒子的能级特性,是未知粒子的能级谱线,所以这些新谱线是未知粒子存在的标志。

二维交流滑动弧放电物理参数分析

笔者对刀片式交流滑动弧放电过程进行了系统的分析,考察了进气流量、电极间距等因素对放电电压、电流、放电功率、对流换热等物理参数的影响。实验结果表明:当流量较低,如0.9L/min时,放电电压随着弧长增加呈现二次曲线增长;当流量提高,超过10L/min时,放电电压在电弧较短区域变得紊乱。放电功率随着气流量的增加,先线性增长后保持稳定,而单位气流量能耗持续下降,从而可以将滑动弧放电随流量变化分为3个阶段,其中10～35L/min的中等流量适用于气体处理。在每半个周期内,放电功率近似正弦变化,而热损失以对流换热为主,据此可以对滑动弧放电平衡—非平衡特性进行定量分析,当放电功率高于对流换热时为平衡态,反之为非平衡态。

小型气体电离室的设计和测试研究

设计并给出了用于同步辐射光束线波长标定和分辨本领测量的小型气体电离室。研究了厚度约为1μm的聚丙烯膜窗和厚度为0.1μm的Si3N4膜窗的真空隔离性能和透光性能,给出了实验数据。实验结果显示:两种膜窗均能承受100 Pa的压力,聚丙烯窗在5 nm波长的透过率约为80%,Si3N4窗在7 nm波长的透过率为15%。此外,给出了用该电离室调试表面物理和磁性圆二色两条光束线的气体谱线。结果表明,该可移动小型气体电离室的性能达到了设计和使用要求。

低温等离子体喷射系统降低排放及再生DPF的试验研究

通过建立低温等离子体(NTP)喷射系统试验台架,研究了NTP反应器产生的活性物质对柴油机HC,NOx,PM排放的转化效果,并研究了对DPF的再生效果。研究结果表明:当柴油机在低速小负荷工况运行时,排气温度较低,NTP反应器产生的O3,O等活性物质主要将柴油机NOx排放物中的NO部分氧化为NO2;当柴油机高速大负荷工况运行时,活性物质对排气中HC,PM的氧化作用加强,将额外生成CO,同时实现对DPF的连续再生。

两种组合电探针在爆轰实验中的应用

利用两种不同组合的电探针测试平面爆轰波驱动的金属飞片到达固定位置的时刻,对比两种组合探针测试结果的一致性;同时利用双灵敏度VISAR(任意反射表面速度干涉仪)记录飞片自由面的速度及位移历史,并与电探针的测试数据对比。结果表明:纵向组合探针的第1台阶探针与横向组合探针的测试结果一致,第2台阶探针与横向组合探针的测试结果存在偏差,随着纵向组合探针台阶的增加,与横向组合探针的偏差增大,其原因是探针对飞片运动的干扰。测点1的横向组合探针和纵向组合探针与VISAR的测试结果最大偏差分别为0.71%和0.67%,测点2的最大偏差分别为0.98%和0.90%.横向组合探针可以和纵向组合探针一起,组成更复杂的多层次探针阵列,以便在一发实验中获得更多数据。

He-Ar潘宁过程对表面波等离子体柱功率的影响

由单极驱动的表面波等离子体(Surface-wave-sustained plasma,SWP)是近年发展起来的一种低气压、高密度等离子体,这种技术非常适用于等离子体天线等领域。本文介绍了一种简易实用的SWP源,研究了He-Ar组成的潘宁气体对于表面波等离子体柱的放电起始功率及维持功率的影响。测试了不同潘宁气体配比时的等离子体密度和等离子体温度。研究结果表明,应用合适配比的潘宁气体对于等离子体特性有很大影响,它可以有效地降低放电起始功率和放电维持功率,提高等离子体密度,等离子体温度略降低。