离子推力器放电腔内等离子体流动规律的全粒子模型

为了详细描述等离子体在放电腔内的产生、演化过程,建立了放电腔内部等离子体流动的二维轴对称全粒子数值模型。在考虑壁面二次电子发射影响的前提下,模拟得到了稳态后放电腔内电磁场、电子与离子数密度,电流密度等一系列参数分布,且与相关实验数据进行了比较,吻合较好。模型得到了实验中难以观测到的放电腔内等离子体的产生、演化过程以及稳态下的分布规律,合理解释了放电腔工作的基本原理。

高功率高重频TEA CO_2激光器激光放电腔技术

介绍了高功率、高重频TEA CO2激光器激光放电腔的放电电路、结构及特点,针对该系统的性能实施了合理的技术设想及研究方法。在分析高功率TEA激光器技术基础上,讨论了TEA CO2激光器激光放电腔的基本机理。该系统由多只具有储能充、放电功能的陶瓷电容,通过低阻抗匹配传输线、放电电极和紫外光预电离装置向激光器高能放电腔注入电能,获得高重复频率脉冲和高能量脉冲,经光学谐振腔窗口输出高功率激光。描述了储能充放电路、高压快脉冲、低阻抗匹配传输线、放电电极和紫外光预电离等技术的具体应用。

阳极化膜用于等离子体电光开关放电腔绝缘模拟研究

壳体金属化是等离子体电光开关实现阵列结构的必须 ,放电腔的绝缘是壳体金属化的技术关键和难点。分析了等离子体电极电光开关放电腔的主要放电过程和特性 ;介绍了几种厚度阳极化膜层的击穿电压和用于电光开关放电腔绝缘模拟实验的情况和结果。初步分析了影响阳极化膜用于等离子体电极电光开关放电腔绝缘的主要因素 ,实验表明 60 μm厚度的阳极化膜可以满足电光开关放电腔绝缘的实用要求。

离子推力器放电腔数值模拟

为更好地理解放电腔内等离子体物理机制,对Kaufman型离子推力器放电腔进行了数值研究,其中初始电子采用粒子模拟的方法处理,二次电子和离子采用漂移-扩散流体近似描述。模拟结果与已有实验测量数据进行对比表明:所采用计算方法适用于放电腔内等离子体流动规律的数值研究;模拟得到的稳态下等离子体分布及变化规律与实验测量数据相吻合;磁场的设计对初始电子起到显著的约束作用,有效地提高了其与工质气体的电离碰撞几率;二次电子的精确描述还需在流体方程中耦合磁场效应。

电子轰击式离子推力器放电腔结构对等离子体特性影响的全粒子仿真研究

为明确电子轰击式离子推力器放电腔结构对推力器推力、比冲等性能的影响,采用基于蒙特卡罗碰撞的网格粒子(PIC/MCC)方法,建立了放电腔的全粒子二维轴对称仿真模型,对10 cm×5 cm圆柱型放电腔内部的等离子体特性开展研究。结果表明:双进气口放电腔的电离率、推力、比冲和放电损耗优于单进气口,但放电腔出口处的离子分布均匀性相对较差;阴极长度的增加可以减弱离子回流现象,提升推力器宏观性能参数,但阴极过长会降低腔内电离率;针对所讨论的推力器,阴极长度在4~5 cm区间内的综合性能最优。仿真得到了不同工质气体进气口位置和阴极位置对等离子体参数及推力器宏观性能参数的影响,可为放电腔的实际设计提供一定参考。

基于LabVIEW的微腔放电推进器测试系统

由于微腔放电推进器尺寸小、性能参数多,采用传统测试计量方法的开发周期长、成本高,提出了基于数据采集和LabVIEW软件平台的微腔放电推进器测试系统NI USB6221数据采集卡和流量、温度等传感器组成的硬件部分完成数据的采集。软件平台部分完成数据的显示、存储、查询和分析。该软件平台用于微腔放电结构射流装置,以射流长度为指标确定工质流量和压强、出口直径和极间距等参数的最优组合。实验表明,软件测试平台运行良好,图形化显示和数据存储量大的问题需要改进。

微腔放电中光谱法测量气体温度适用性分析

针对微腔放电(MCD)装置,采用光学发射光谱的方法,通过在氩气中添加少量氮气,分析氮分子第一正带系和氮分子离子第一负带系测量了MCD中的气体温度。实验研究和理论分析表明,氮分子第一正带系测量的气体温度客观正确,而氮分子离子第一负带系测量的气体温度明显偏高,其原因是由于碰撞淬灭效应,N+2(B2∑+u)态的有效寿命与转动松弛时间相近,致使转动松弛不完全,转动能级的分布不是平衡态分布,因此所测量的转动温度不能合理体现气体温度。故采用光谱诊断法测量高气压下微等离子体气体温度时,利用氮分子第一正带系更准确合理。

微腔结构介质阻挡放电的仿真与实验研究

为了深入研究微腔结构介质阻挡放电(MDBD)的放电机理,搭建了基于介质板表面网格微结构电极装置的实验平台。在分析MDBD微放电过程的基础上,提出了基于电压控制电流源(VCCS)的等效电路来模拟MDBD微放电气隙的动态变化。利用Matlab建立动态仿真模型,并对MDBD的放电特性进行仿真,得到了MDBD放电时的电压电流波形和Lissajous图形。同时,对MDBD的放电特性进行实验研究,并将仿真与实验结果进行对比,验证了MDBD动态仿真模型的准确性。进而利用仿真模型分析计算了不同电压幅值下平均放电功率和放电通道传输电荷量,结果表明,通过仿真计算和实验测量得到的结果及其变化规律是一致的。

辉光放电触发双级赝火花开关

设计了一种辉光放电触发双级赝火花开关,主要是阴阳电极、中间栅极和辉光放电腔的设计。通过增加中间栅极,构成双级结构,选用平板形结构,板厚1.5mm,栅极孔尺寸1mm,三个栅孔均匀分布在直径5mm的圆环上。辉光放电腔设计工作区域为Paschen曲线最低点左侧,具有放电电流大、触发电压低等特点。实验表明:双级赝火花开关需采用RC外均压电路,使阳极电压在两间隙中均匀分配。在充电1～57kV条件下,开关均能可靠触发导通。当阳极充电57kV时,在50Ω负载上获得了约56kV、抖动1.4ns的输出。

氩气微腔放电中特性参数的数值模拟研究

本文采用二维自洽完全流体模型,针对阳极为通孔的高气压微腔放电结构,研究了微腔放电的参数特性.数值计算得到了氩气压强为100Torr,放电稳态时的电势分布、电子数密度分布和电子温度分布等重要参数.模拟结果表明放电区存在显著的阴极鞘层结构,电子数密度的峰值达到1020m-3,电子温度的量级为几个eV至十几eV,该结论与实验结果相一致.数值模拟合理的解释了微腔放电的基本原理.

铝衬底微等离子体阵列的制作与光电特性测量

在铝衬底上采用光刻工艺制作了带有氧化铟锡（ITO）透明电极的微等离子体阵列，实验研究了该微等离子体阵列在30～100kPa氖气中的放电特性和发光特性．不同微腔尺寸的微等离子体阵列实验结果表明．对于微腔直径为150μm的器件，击穿电压随着工作气压的升高先下降后上升，并且在53．2kPa时达到最小值212V．通过对微腔直径为50μm和30μm器件的击穿电压比较发现，在气压较低时，微腔尺寸大的器件更容易击穿，当气压较高时，微腔尺寸小的器件更容易击穿，并且微腔尺寸小的器件随着气压的升高击穿电压下降得更快．与目前商业等离子体显示器件（PDP）的击穿电压相比，微腔器件的击穿电压更低，而且在高气压下，采用更小的微腔作为PDP的显示单元，可以提高PDP的分辨率．

激光声遥感技术中激光器的应用设计

从激光器类型、激光脉冲能量、激光脉冲宽度、导光及聚焦等方面对激光声遥感技术中应用的激光器提出了具体的技术要求,并重点介绍了如何通过在激光器中采用特殊结构的非稳腔、精确的放电腔、Fitch脉冲电压发生器、望远镜聚焦系统等设计思想来实现以上技术要求。应用效果表明,根据以上设计思想研制出的二氧化碳激光器能够满足激光声遥感应用要求。

一种等离子体增强非平衡磁控溅射方法

本发明属于材料表面改性技术领域，特别涉及到磁控溅射沉积技术。该技术通过两个相对放置的ECR放电腔磁场线圈产生的磁场和平衡磁控靶磁场在沉积室叠加形成会切场磁场位型，该磁场位型有效地约束ECR放电和平衡磁控靶放电产生的等离子体，在薄膜生长表面形成高密度的离子、激活基团，通过控制基片位置、溅射偏压、沉积偏压等工艺参数，

高重复频率准分子激光器中放电冲击波特性的实验研究

采用阴影法对高重复频率准分子激光器放电腔内的放电冲击波现象进行了实验研究,研究结果揭示了放电冲击波的产生以及演化过程。通过对观测结果进行分析,获得了放电冲击波的3种典型形式:横向冲击波、纵向冲击波(主电极冲击波)和预电离冲击波。估算了3种冲击波的波速,进而分析了可会受冲击波影响的重复频率。研究成果可以为高重复频率准分子放电腔的设计提供支持,尤其是可以在放电冲击波抑制结构的设计方面提供支持。

准分子激光器中放电冲击波的仿真研究

分析了准分子激光器放电腔内放电冲击波能量来源的计算方法,利用Fluent软件对放电冲击波物理过程进行了二维仿真,揭示了300μs内横向冲击波和纵向冲击波的演化过程,获得了此过程中气体速度、密度、压力和温度等关键参数的变化规律。对仿真结果进行分析,得出了高重复频率放电腔设计中应注意的关键位置以及处理方法,提出了选取放电腔尺寸和边界等参数时的参考依据。