六边形栅网结构碳纳米管冷阴极仿真研究

碳纳米管因其具有优良的场致发射特性,是比较理想的冷阴极材料。本文基于原有实验结果,利用三维粒子模拟软件对大面积碳纳米管冷阴极三级结构发射特性进行了仿真研究,分析了六边形网孔下不同网孔尺寸对碳纳米管冷阴极场致发射特性的影响。具体通过计算冷阴极表面电场分布及场致发射电子注的通过率,并进行数据对比,得到了六边形栅网的最佳尺寸,为下一步研究碳纳米管冷阴极场致发射电真空器件奠定了基础。

栅网结构碳纳米管冷阴极仿真研究

碳纳米管(CNT)具有优良的场致发射特性,是场致发射器件的理想阴极材料。文中基于实验测试结果,采用三维粒子模拟软件CST对大面积碳纳米管冷阴极在阴阳极间距0.5mm、0.75mm下的场致发射特性进行了仿真,研究了不同栅网结构尺寸对碳纳米管冷阴极场致发射特性的影响,分析了不同栅网结构下冷阴极表面电场分布及场致发射电子注的通过率,为下一步研究碳纳米管冷阴极场致发射电真空器件奠定了基础。

减速场分析仪透射率与栅网结构关系分析

为对科大全对称串节磁镜(KMAX)装置中等离子体离子能量分布和离子温度进行测量,需要设计一种减速场分析仪,而分析仪测出的数据被认为是复杂的,因为透射率与栅网的结构存在密切关系。结合实际物理环境,通过COMSOL创建三栅网减速场分析仪模型,对比不同能量离子束、不同栅网结构以及不同入射角对透射率的影响。栅网间透镜效应对于低能离子束透射率具有重要影响,而高能离子束透射率趋近于光学透射率,栅网对齐分布具有更高的透射率,相同光学透射率网格中圆形网格透射率更高,光学透射率越高栅网实际透射率也越高。透镜效应对于不同能量离子束的影响不同,栅网网格形状、单栅网光学透射率、栅网分布均对总透射率有影响,针对KMAX装置设计的分析仪有效入射角度范围0°～10°,栅网结构与透射率关系的研究结果对于减速场分析仪设计具有一定的参考意义。

热成像系统前置栅网结构的衍射效应分析

针对热像仪前置栅网后产生的伪图像,以经典光学理论为基础,利用光的波动性质分析了栅网的前置对热成像影响的衍射作用机理,并且对非单色光目标情况也做了研究分析,进而建立了基于该成像机理下的数学模型.结果表明,当代入实际状态时的各项参数并用MATLAB对该模型进行图像仿真后,所得仿真图像与实际当中的伪图像相比较,取得了很好的相似性,达到了模型对这种现象进行描述的预期目的,并提出了需要进一步研究的问题和关键技术.

基于混合周期栅网结构的频率选择表面设计研究

在栅网结构上设计的频率选择表面能够同时实现红外高透过率和毫米波带通的物理特性.为了提高其光学透过率,降低表面电阻,抑制高次衍射能量对光学系成像质量的影响,本文通过分析基于栅网结构的频率选择表面衍射光强和表面电流,提出一种新型基于混合周期栅网结构的频率选择表面.计算及实验结果均表明:在实现稳定的毫米波带通滤波的同时,基于混合周期栅网结构的频率选择表面红外透过率提高了5%以上,表面电阻平均降低了4Ω,有效地抑制了因高次衍射能量集中分布而对红外光学系统成像质量的影响.

介质壁加速腔加速结构优化

为了在介质壁加速器中增大轴向加速电场,提高加速梯度的同时抑制径向电场对束包络的扩张,提出了在每个加速电极上添加金属栅网结构。采用基于粒子云网格方法的电磁粒子模拟软件对不加栅网与添加栅网的电极结构进行了数值仿真,分析了不同结构下加速管道中的电场分布和束包络变化。通过实验对比了两种不同结构下经过相同的加速长度获得的粒子能量。结果表明:添加金属栅网结构相对于不加栅网的金属小孔式结构,轴向加速电场强度提高20%,同时径向电场得到有效抑制;栅网结构下,被加速的粒子束在自由漂移空间中的径向发散基本得到抑制;在相同的加速长度下加速H+3粒子,栅网结构得到的能量增益提高了一倍。