砷化镓光导开关中的电子雪崩域

分析了高增益砷化镓光导开关中载流子的碰撞电离现象,阐明了光致电离效应和转移电子效应高场畴的意义,揭示了电子雪崩域形成的充分必要条件和载流子的局域雪崩生长特性,理论分析与实验观察一致.

MC法模拟相对论逃逸电子雪崩理论机制

基于GEANT4软件完成闪电高能辐射RREA机制的模拟计算。采用有理数逼近的拟合方法,得到的雪崩距离常数、雪崩时间常数、光子数与逃逸电子数比值的计算公式,均为只有电场强度一个变量的函数,便于各个参数的理论计算和对比分析;评估了GEANT4中不同物理模型对仿真计算结果的影响,结果表明:构造函数EM Opt4采用的物理模型精度最高,输运相等的雪崩距,产生的轫致辐射光子最多,但计算过程耗费的时间也最长。

PECVD形成纳米级薄膜界面陷阱特性的雪崩热电子注入研究

采用雪崩热电子注入技术研究了纳米级SiOxNy薄膜界面陷阱特性。证实了PECVD SiOxNy薄膜中界面陷阱来源于悬挂键的物理模型。观察到该纳米膜内存在着受主型电子陷阱,随着注入的增长,界面上产生的这种陷阱将起主导作用。发现到界面陷阱密度随雪崩热电子注入剂量增加而增大,禁带上半部增大得较下半部显著。指出了雪崩注入过程中在SiOxNy界面上产生两种性质不同的电子陷阱,并给出它们在禁带中的位置与密度大小关系。揭示出PECVD法形成的SiOxNy纳米膜与快速热氮化制备的这种薄膜中、氮氧含量不同、界面陷阱特性变化关系不一样,并从形成薄膜氮化机制上予以合理的物理解析。给出了PECVD形成纳米级薄膜的优化工艺条件。

全超导托卡马克装置欧姆放电逃逸电子行为研究

电子发生逃逸在托卡马克等离子体中是较常见的现象,特别是在等离子体破裂阶段,会产生大量的逃逸电子。本工作利用硬X射线监测系统,并结合其它相关诊断系统研究世界上第1个运行的全超导托卡马克(EAST)装置在欧姆放电的不同阶段逃逸电子的行为。研究结果表明:在欧姆放电起始阶段,逃逸电子的初级产生过程占主导地位。随着放电的进行,逃逸电子的次级雪崩过程逐渐增长,在放电后期一直到等离子体破裂阶段,雪崩过程将占据主导地位。等离子体破裂后,因存在较高的环电压而产生了高能逃逸电子拖尾。

高功率微波作用下等离子体中的雪崩效应研究

研究高功率微波作用下等离子体中的雪崩效应,对于研究等离子体防护技术具有重要意义.通过采用等离子体流体近似方法,建立等离子体中的波动方程、电子漂移-扩散方程和重物质传递方程,表征电磁波在等离子体中的传播以及等离子体内部带电粒子的变化情况,分析研究了高功率微波作用下雪崩效应的产生过程和变化规律.研究表明,入射电磁波功率决定了雪崩效应的产生;初始电子密度能够影响雪崩效应产生的时间;入射电磁波的激励作用初始表现为集聚效应,当激励能量积累到一定阈值时,雪崩效应才会产生;在雪崩效应产生过程中,等离子体内部电子密度的变化非常迅速并且比较复杂.雪崩效应产生后,等离子体内截止频率会远超过入射波频率,电磁波不能在等离子体中传播,从而起到防护高功率微波的效果.

亚纳秒气体开关雪崩过程计算机仿真

对气体开关击穿机制进行了理论分析,对放电过程的两个阶段进行分析,并对第一阶段放电过程进行模拟计算.针对目前气体开关仿真模型不能客观反映亚纳秒气体开关放电物理过程的问题,提出了一种电子雪崩过程仿真模型.并确定了影响仿真结果的一些关键参数.根据放电的实际物理过程,确定了仿真模型中电子碰撞电离系数、电子在气体中的迁移速度等关键仿真参数,从而使仿真模拟接近于气体开关实际放电过程.为深入开展放电仿真研究奠定了基础.

固体绝缘子的真空沿面闪络研究

针对在高压设备中因沿面闪络现象而发生绝缘失效的问题,对沿面闪络现象中的基础特性测量手段、影响因素及其发生机制等关键问题进行了归纳总结,介绍了目前关于沿面闪络观测手段及其影响因素研究的主要进展,并对沿面闪络过程的具体机制以及表面电荷在沿面闪络过程中扮演的作用进行讨论。其中,外在因素、电极-介质界面层因素以及真空-介质表面层因素等三大类因素在影响沿面闪络的同时也对表面电荷积聚消散造成影响,其具体机制各不相同。在沿面闪络的主流机制中,SEEA理论较完整地阐述了沿面闪络的起始过程,ETPR理论则对沿面闪络的发展过程有着更好的解释。此外,表面电荷为沿面闪络发生提供了必要电荷,其积累与消散行为对沿面闪络发展起着决定性作用。开发能够实现低二次电子发射系数与高表面电导的绝缘材料及表面改性技术将是该领域未来重点研究方向。

多针对板负电晕放电电离区形貌确定

在前期对常压下多针对板负电晕放电伏安特性研究的基础上,利用光学发射光谱(OES)法检测放电产生的N2发射光谱,研究其电离区形貌。根据N2发射光谱中峰值最大的第二正态激发谱峰强度ISPB在高压针电极周围的空间分布,较精确地确定了电离区形貌;在电离区内体积分ISPB,获知ISPB与放电电流I之间的关系。实验结果表明,电离区大小随着外加电压U升高而增大;电子雪崩始于距离针尖半径约1mm处的球面上,并且只在mm量级范围内发展,即电离区的大小为mm量级;电子雪崩沿针尖轴向比沿径向发展范围大,电离区形貌为"子弹"状;ISPB的积分值与I成二次相系数很小的二阶线性关系,故放电中受激物质主要是N2;高能电子主要存在于电离区,迁移区中形成电流的带电粒子为离子。

SF_6-N_2中粒子动力学特性的蒙特卡罗仿真

为了模拟SF6-N2混合气体的汤逊脉冲实验过程,求出不同状态下混合气体的电子能量分布特性,在电场强度与气体分子密度之比为(250～450)Td范围内,采用蒙特卡罗法仿真了SF6-N2混合气体的电子雪崩发展过程.求出了电子能量分布随电场强度与气体分子密度之比的变化规律、有效电离系数及临界耐电强度随SF6分压比变化的规律,且与实验结果作了比较和分析.结果表明,混合气体临界击穿场强Eb随着SF6分压比的增加而提高,与实验结果比较,有很好的一致性.

MRPC物理机制研究

主要研究了MRPC单层气隙工作的物理机制。MRPC工作的物理过程可分为初始电离和电子雪崩两个基本点阶段,依据气体导电理论和相关专业软件,可模拟计算出MRPC单层气隙中的感应电流、本征探测效率与时间分辨率等物理参数。将计算结果与实验结果相比,表明在MRPC中,空间电荷效应明显,电子雪崩甚至达到饱和。

激光维持燃烧波对激光-TIG复合热源的影响

激光诱发的等离子体可分为金属蒸汽等离子体和保护气体等离子体 .激光 -TIG复合焊接过程降低了气体电离条件 ,促进了激光维持燃烧波 (LSC)的形成 .通过CCD监测激光 -TIG复合热源焊接过程 ,深入研究了LSC波的形成机理及对激光

发射光谱研究多针对板正电晕放电形貌

利用光学发射光谱(OES)法检测N2发射光谱,研究了常压下多针对板正电晕放电中辉光放电和击穿流光放电的高能电子分布,并与相同电极结构下负电晕放电进行了比较。根据N2第二正态激发谱峰ISPB在空间的分布,较精确地确定了辉光放电电离区形貌和击穿流光放电电通道形貌,体积分辉光放电中ISPB获知ISPB与放电电流I之间的关系。辉光放电中,电离区范围和ISPB比负电晕放电小,电子雪崩沿针径向比沿轴向发展范围大;随着U升高,电离区范围只沿针轴向小幅度增大;ISPB的积分值与I近似成二阶线性关系。击穿流光放电中,针板之间形成放电通道;针尖周围ISPB较强的区域成"子弹状",距离针尖较远的放电通道内高能电子密度沿针轴向分布比较均匀,沿针径向先略有增大后减小。

长脉冲二极管绝缘子真空表面闪络

在长脉冲强流无箔二极管实验过程中观察到绝缘子沿面闪络现象。分析实验现象认为是屏蔽环与绝缘子距离过近造成了屏蔽环边缘高场强,从而产生场致发射电子。电子在强电磁场作用下撞击绝缘子表面引起了二次电子雪崩从而导致真空表面闪络。运用静电场模拟和粒子束模拟,改进屏蔽环结构。改进后的二极管工作电压500 kV,电流12 kA,在1 T引导磁场下稳定运行,没有再发生真空表面闪络。

空气中固体电介质上纳秒正脉冲表面放电过程

采用感光胶片作为阻挡介质的针 -板放电系统 ,解析空气中固体电介质上纳秒正脉冲表面放电的形成过程 .施加纳秒正脉冲高电压时 ,得到中心不发光的辉光圆环及圆环四周放射状流光的放电图像 .测量这两部分流光的最大伸展长度 ,分别得到它们与施加电压的关系式 。

多针双极电晕放电形貌发射光谱研究

利用光学发射光谱(OES)法检测N2发射光谱,研究常压下多针双极电晕放电中高能电子分布。根据N2第二正态激发谱峰ISPB在空间的分布,较精确地确定其电离区形貌,体积分ISPB获知ISPB与放电电流I之间的关系。多针双极电晕放电在高压电极和地电极附近各有一个电离区,各电离区的范围都随电压U的升高而不同程度增大。其中负电晕电离区范围大于正电晕电离区,高压端电子雪崩沿针尖轴向比沿径向发展范围大。正负电晕电离区中ISPB体积分值均与I近似呈一阶线性关系,即ISPB的分布和高能电子浓度相对应。电离区中形成电流的带电粒子为高能电子,迁移区中形成电流的带电粒子为离子。

尖端放电中的极性效应

基于气体击穿的汤森德理论和流注理论定性地分析了一个尖端放电演示实验中极板的极性对放电过程的影响,指出了尖端接电源的阳极时击穿电压比接阴极时低的原因。

真空中陶瓷绝缘子的沿面闪络现象及其研究进展

陶瓷绝缘子沿面闪络是制约电真空器件绝缘性能、影响设备正常运行的关键因素之一。本文介绍了关于真空中陶瓷绝缘子沿面闪络物理机制的各种假说,着重阐述了二次电子发射雪崩理论,分析了影响陶瓷绝缘子闪络电压的各种因素,提出了从陶瓷材料角度提高闪络电压的方向,总结了绝缘子沿面闪络现象的研究现状,展望了今后的研究方向与发展趋势。

从壁垒型氧化膜生长过程研究PAA的生长机制

为研究PAA的生长机理,设计了铝在3种电解液中的阳极氧化,通过SEM和阳极氧化曲线详细分析了规则圆柱形孔道和表面不规则孔洞产生的原因。电解液中阴离子使氧化膜变成了壁垒层和污染层两层。雪崩电子电流导致了在壁垒层/污染层界面上O2的析出。PAA中圆柱形孔道的形成是氧气析出的结果,传统的"酸性场致溶解"只在表面形成不规则的孔洞。当电解液中磷酸含量减少后,氧气析出持续的时间降低,O2析出停止后,多孔孔道被新生成的氧化铝封堵,最后PAA膜转变成BAA膜。

脉冲HF化学激光体系中的放电模式分析

采用面阵滑闪火花预电离诱导的平行板放电结构,研究了SF_(6)-C_(2)H_(6)混合气体中的脉冲放电模式,确认了不同放电条件下存在自持体放电(SSVD)和电弧放电两种模式,且两种模式可以互相转化。SSVD模式放电电流波形主要由电容电压和气压决定,气体混合比和储能电容值对其影响很小。SSVD电流峰值随电容电压增加基本线性增加,随气压增加线性减小,分析表明这一特性是因为SSVD是由多个同步电子雪崩在时空上叠加而成,属于α过程主导的电子雪崩放电。