微型离子漏斗减少低质量歧视效应的理论模拟研究

为减少微型离子漏斗的低质量歧视问题,本文提出了一种梯度下降射频(radio frequency,RF)信号施加方法,通过在漏斗出口端的多片电极上施加幅值递减的RF信号,提高低质荷比离子的传输效率。采用电场模拟软件SIMION和离子运动轨迹仿真软件AXSIM模拟分析微型离子漏斗在施加梯度下降RF信号时的离子传输性能。结果表明:相较于传统的RF施加方式,梯度下降RF施加方法能有效减少低质量歧视问题,且不影响高质量段的离子传输效率。另外,详细研究了在梯度下降RF施加方式下,RF的频率和直流场梯度等参数对离子传输效率的影响。进一步对梯度下降RF施加方法简化后,离子传输效率略有下降,但仍优于传统的RF施加方式,且降低了操作难度,提升了方案实施的可行性。

应用微型离子选择电极测定血清钾钠

血清钾钠是临床常做的项目,<临床检验操作规程>…规定的方法是火焰光度计法和离子选择电极自动检测法,临床上应用离子选择电极自动检测仪的很少,离子计则常备.根据文献[2,3],我们探讨了微型钾离子选择电极测定血清(血浆)钾钠的方法.由于用离子强度溶液稀释倍数大,消除了脂肪血高脂对测定的影响.方法简单.

微型电子回旋共振离子推力器离子源结构优化实验研究

微型电子回旋共振(ECR)离子推力器可满足微小航天器空间探测的推进需求.为此,本文开展直径20mm的微型ECR离子源结构优化实验研究.根据放电室内静磁场和ECR谐振区的分布特点,研究不同微波耦合输入位置对离子源性能的影响,结果表明环形天线处在高于ECR谐振强度的强磁场区域时,微波与等离子体实现无损耦合,电子共振加热效果显著,引出离子束流较大.根据放电室电磁截止特性,结合微波电场计算,研究放电容积对离子源性能的影响,实验表明过长或过短的腔体长度会导致引出离子束流下降甚至等离子体熄灭.经优化后离子源性能测试表明,在入射微波功率2.1 W、氩气流量14.9μg/s下,可引出离子束流5.4 mA,气体放电损耗和利用率分别为389 W/A和15%.

微型溅射离子泵极小抽速精确测量的意义和难点

抽速小于10-4 m^ 3/s量级的微型溅射离子泵在航天载荷产品、电子器件、科学仪器领域应用广泛,现有的抽速测量方法都大于10-2 m^3/s量级,无法解决极小抽速精确测量的急需。制约抽速测量的主要原因是测量用电离真空计本身的抽速在10-5~10-4 m ^3/s量级,与被测微型真空泵抽速在同一数量级,以及现有测量方法无法适用于极小抽速的测量。在论述微型溅射离子泵极小抽速测量的重要意义及分析其难点的基础上,调研了极小抽速测量研究的最新进展,提出了极小抽速测量的构想,期望能为实现微型溅射离子泵极小抽速的精确测量提供帮助。

微型薄膜锂离子电池负极材料SnO_x掺杂Cu研究

研究了掺杂Cu的Sn的氧化物薄膜,它可以作为微型薄膜锂电池负极材料。这种薄膜是采用磁控溅射的方式,在硅基底上沉积了SnOx和金属Cu。XRD分析和SEM观察表明:随着金属Cu掺杂量的增加,所制备薄膜由晶态趋向于非晶态,有利于锂离子的嵌入与脱出。恒电流充放电测试表明:随着金属Cu掺杂量的增加,SnOx薄膜放电容量有所增加,循环性能有很大的提高。这种掺杂Cu的SnOx薄膜的制备方法可用于微型薄膜锂离子电池。

载人航天微型磁等离子体辐射防护地面实验

星际飞行中的辐射主动防护问题一直是人们研究的焦点,低地轨道飞行中采用的质量厚度屏蔽已经不能满足要求,必须寻找新的空间辐射主动防护技术和方法。在电场、磁场、等离子体膨胀等众多新的主动防护方法中,选取了等离子体膨胀辐射防护技术作为研究对象;通过注入高能等离子体使磁场膨胀,从而使空间带电粒子偏转以减少空间辐射对飞行器及航天员的辐射损伤。通过原理性实验,证明了在真空状态下,等离子体的注入可以引起周围磁场发生变化,且同一个点的磁感强度随着射频电源输入功率的增大而增大。其机理还有待进一步的研究。

微型溅射离子泵性能测试

本文介绍了小抽速微型溅射离子泵的性能测试系统和参考机械行业标准确定的测试方法,探讨了测量结果误差来源。实验测试了微型溅射离子泵的各项性能指标,为进一步研制提供了依据。

实现精准细菌灭活的微型等离子体射流装置设计与实验研究

为了实现对特定区域的细菌精准灭活,设计了一种微型等离子体射流装置。该装置由内径0.2 mm、长度80 mm的中空金属毛细管、高压高频电源和载气流速控制装置三部分组成。在无外接载气,电压幅值26 kV、频率19 kHz的条件下,毛细管可产生具有较大羽流的等离子体射流。通入He和N_(2),可有效抑制羽流,且He产生的等离子体射流更长。区域灭菌法实验表明:微型等离子体射流装置可实现半径1 mm圆形范围内的细菌灭活区域精准控制。灭菌机理实验证明:温度和紫外光对大肠杆菌无明显灭菌效果,带电粒子具有一定的灭菌效果,过氧化氢与硝酸等活性物质在灭菌中则起到了最重要的作用。等效电路分析和实验表明,微细等离子体射流可以保证电气安全性,实现人体触摸。

微型溅射离子泵放电模拟与抽气特性研究

为了解溅射离子泵抽气过程中内部放电与抽速的关系,考虑了N2分子的激发、电离及粒子之间的弹性碰撞等过程,利用COMSOL软件对微型溅射离子泵内部气体放电进行了数值模拟研究。得到了电子密度、温度、粒子轨迹、入射角度及入射能量的分布变化,并分析了这些因素对抽速的影响。在搭建的实验平台上对微型溅射离子泵进行了抽速测量,得到了不同工作电压下抽速随压力变化的曲线,并与理论抽速相对比,模拟结果、实验数据与理论抽速有较好的一致性。对溅射离子泵的设计与改进具有参考价值。

微型辉光放电等离子体用于质谱成像分析的初步研究

本实验利用实验室自主研发的微型辉光放电等离子体(MFGDP)作为离子源解吸样品,使之离子化得到样品的特征质谱图经特定软件的转化即可得到对应的图像,图像表明,MFGDP用于质谱成像具有可行性。本方法具有装置简单、操作简易、等离子体羽低温、分析时间短(<20 min)等优点,可同时定位样品中不同物质的空间分布。本研究探讨了影响质谱成像图清晰度的因素,优化了实验条件,在最优条件下,本方法的空间分辨率约300μm对加有尿素的不同字迹进行初步质谱分析,并对冬枣切片中硬脂酸和槲皮素衍生物的空间分布做了影像探索。此技术可以根据化学物质的"指纹图谱"区分不同的字迹,也能够很好地获取样品中不同营养物质的分布状况,因此,为字画研究、艺术品鉴定、营养物质分布图的获取提供了一种新的方法。

高频感应等离子体流动模型与微型电推进器流场特性分析

微型射频离子推力器具有结构简单、工作寿命长、推力动态范围大、性能调节响应灵敏等特点,是国际微电推进领域的研究热点之一.射频离子推力器电离室内的感性耦合放电等离子体特性和推力器的性能密切相关.为此,文章建立了低气压、小尺寸微型射频离子推力器电离室内感性耦合等离子体流体模型,开展了电磁场、流场、化学反应浓度场的多物理场耦合仿真分析,并研究了等离子体放电特征参数随推进剂工质气压、放电吸收功率、射频频率以及线圈匝数等因素的变化规律.结果表明,推进剂工质气压、放电吸收功率是调节微型射频离子推力器性能的主要因素,该研究为综合调控微型射频离子推力器的工作性能奠定了良好的基础.

流动注射-微型流通式离子选择性电极测定地热水中高浓度钙(Ⅱ)

采用流动注射-微型流通式钙(Ⅱ)选择电极测定地热水中高浓度钙(Ⅱ)的含量,并对各种影响因素进行了研究。优化的试验条件为:混合盘管长度30cm,载流流量为0.99mL.min-1,采样体积60μL,总离子强度调节缓冲溶液(pH 9.7)由0.02mol.L-1硼砂、0.02mol.L-1氢氧化钠、10mg.L-1钙(Ⅱ)和0.6mol.L-1氯化钠溶液组成,其流量为0.88mL.min-1。方法的线性范围为0.16～20.00g.L-1。对1.00,2.00g.L-1钙标准溶液分别连续测定11次,所得结果的相对标准偏差分别为2.8%,1.8%。方法用于地热水样的分析,加标回收率在102%～111%之间。

非接触热解析封闭式低温等离子体电离源质谱法快速分析3种农药残留

利用低温等离子体电离源微型离子阱质谱建立了一种常压离子化质谱直接、快速、定量分析农药残留的新方法.低温等离子体电离源与质谱进样口处于封闭金属腔体内部,在负离子探测模式下,将样品放置于低温等离子体电离源前的采样平台上,利用卤素灯快速无接触热解析样品.结果表明,封闭离子源更具优势,通过对加热时间、辅助气流流量等条件的优化,实现了对3种农药在0.5～ 10 mg/L范围内的定量分析,相对标准偏差控制在11％左右,5 s内的样品检出限均在Pg量级.该检测方法无需样品前处理,样品可直接检测,分析时间快,有望广泛应用于有机和绿色果蔬中农药残留的快速检测.

微型ICP激发源及其应用

介绍一种新的原子发射光谱微型电感耦合等离子体(ICP)激发源,阐述这种激发源的结构、性能及其在光谱仪中的应用,它与平面结构的微型Fabry-Perot光谱仪联用可以作为微型气体分析仪使用。并简要介绍作者研制的在较低的13.56MHz下工作的微型ICP激发源。展望随着MEMS技术的发展,微型光谱仪的应用前景。

基于机器视觉实现精准灭菌的等离子体装置

为了进一步扩大等离子体射流的作用面积,实现特定范围的精准灭菌,设计了一款拥有可搭载等离子射流管的三自由度运动平台且附带机器视觉的灭菌装置。该装置通过机器视觉对待灭菌部位进行识别,主控系统根据视觉信息控制三自由度运动平台进行移动,控制精度达到±0.2 mm,从而实现精准灭菌。在射流管距离培养皿3 mm高度,平台运动速度2 mm/s时,有显著的灭菌效果。在3-5 mm高度下,三自由度运动平台移动速度在1 mm/s时,灭菌率较高。装置使用单根射流管,采用单电极放电,实现了更大面积灭菌,灭菌的氦气成本和时间成本大幅度降低,作用范围更加精确。

氮工质ECRIT离子源性能计算与实验研究

2 cm电子回旋共振离子推力器(electron cyclotron resonance ion thruster,ECRIT)具有无热阴极、比冲高等特点,适用于吸气式电推进系统。为了适应低轨道氮氧混合大气成分特点,开展氮工质ECRIT离子源的性能计算与实验研究,是分析ECRIT应用于吸气电推进系统的可行性的重要基础。建立了氮工质2 cm ECRIT离子源的整体模型并计算其性能,再与实验结果相互对比,分析两者差别。研究结果表明:①当离子源的输入功率为8 W,气体流量为2 ml/min时,离子引出束流和推力的计算与实验结果均达到最大值,引出束流分别为16.2与12.5 mA,推力分别476.6与368μN。②当输入功率为8 W,气体流量为0.6 ml/min时,比冲的计算与实验结果为2095.8与1855.6 s,均达到最大值,离子引出束流、推力和比冲的计算与实验结果的相对误差变化范围均为2%~32%。③当计算采用的输入功率为8 W,气体流量为1 ml/min,实验采用的输入功率为8 W,气体流量为0.8 ml/min时,离子源都处于最优工作状态,此时推进剂利用效率较高,分别为17.8%和16.2%;离子能量损耗较低,分别为443.9和596.2 W/A。

阴极保护管线破损涂层下高pH环境形成规律

采用模拟闭塞电池装置和自制的微型 pH和Cl-选择电极研究外部钢电位、闭塞区电流密度、闭塞度、时间及温度等因素对管线破损涂层下高 pH环境形成的影响 .获得微区内pH值上升和Cl-浓度下降的数学模型 .

微型锂离子电池及关键材料的研究

当前的微型低能耗电子设备以及微机电系统(MEMS)器件大都使用传统的体积较大的外接电源供能,这就限制了这些微型器件的发展和应用。通过设计集成微型电源并将其与这些微器件一体化,可构筑自主微器件系统。本文主要综述了本课题组开展的与微电子技术兼容的全固态微型锂离子电池的研究,包括LiCoO2正极薄膜材料、固态电解质-电极LiPON/LiCoO2界面的研究以及微型锂离子电池制备工艺等。