小型空心阴极等离子体电子枪实验

基于空心阴极效应和低压辉光放电原理,设计了一种小型空心阴极等离子体电子枪并进行了实验研究,在低气压下获得了稳定的空心阴极辉光放电,测量电子枪放电结果表明:在空心阴极中加入灯丝热子可明显降低放电气压;电子束电流的大小随放电电压增大而增大,受气体气压影响较小;在气压2Pa,放电电压10kV,脉宽4μs脉冲下放电,可得到脉宽为2μs,电流为600mA的电子束。

空心阴极等离子体电子枪研究

对空心阴极等离子体电子枪的理论与机理做了较详细的分析 ,介绍了空心阴极放电特性 ,论述了激励电极和调制电极在空心阴极内等离子体形成过程中的作用 ,分析了等离子体中电子和离子的运动及主要参数 ,推导出空心阴极内电场与电流密度的表达式 ,研究了形成稳定电子束流的基本条件 .利用泊松方程、电流连续性方程和运动方程对其进行了数值模拟计算 ,并给出了优化结果 .在此基础上设计出了输出束流脉宽为 1μs、幅值达

高电流低气压等离子体阴极电子枪设计与实验

设计了一种新型的高功率低气压等离子体电子枪。基于空心阴极效应和低压辉光放电原理与经验．确定了空心阴极、加速间隙、工作气压范围等。提出关于等离子体阴极电子枪产生高功率、高密度电子束源的整体方案。分别在连续馈气和脉冲馈气条件下进行实验测试，得到放电电流、收集极电流与气压、脉宽及调制器电压的关系。实验获得电子枪的典型放电电流为150～200A，脉宽60ps；传输电子柬达到30～80A，脉宽60ps。该结果表明该新型等离子体阴极电子枪可以取代材料阴极作为大电流、长脉冲电子束源，特别适用于等离子体加载微波管。

等离子体阴极电子枪及其特性

研究一种新型的长脉冲空心阴极等离子体电子枪及其特性。论述空心阴极放电机理及理论分析。给出长脉冲空心阴极等离子体电子枪结构与关键技术。该技术可用于发展一类紧凑、实用的ＨＰＭ源。

等离子体阴极电子枪的实验研究

填充等离子体高功率微波器件具有独特的性能 .然而等离子体正离子对电子枪的轰击通常会破坏材料阴极表面并降低其电子发射能力 .解决此问题的一种新方案是采用等离子体阴极电子枪 .本文设计制作了等离子体阴极电子枪 ,采用氦气馈气系统和脉冲调制器进行实验研究 ,得到电子枪放电电流与气体压强、调制器电压等的关系 .实验表明 ,等离子体阴极可取代材料阴极作为大电流、长脉冲电子注源 .

空心阴极羽流等离子体放电不稳定性二维仿真模型

空心阴极放电过程中空间电势振荡会影响其工作性能,振荡过程产生的高能离子会对阴极孔产生溅射腐蚀,进而严重影响空心阴极的使用寿命。建立由质点网格(Particle-in-Cell,PIC)模型、振荡幅值模型与等效电路模型组成的一体化耦合模型来计算空心阴极放电过程电势振荡特性。采用PIC模型计算不同放电电流、放电电压及气体流量下羽流等离子体放电特性,获得羽流的电势、等离子数密度、电场强度和电子温度等时均参数的空间分布。基于等离子体聚集与耗散理论,建立电势振荡幅值模型,根据计算得到的时均参数来预估空间电势振荡幅值。将等离子体时均参数以及电势幅值振荡参数作为输入参数,代入到空心阴极放电等效电路模型中,从而得到相应工况下的电势振荡波形图。通过和实验结果对比发现,所建立的一体化耦合模型能较好地预估空心阴极羽流等离子体电势振荡特性,研究成果可用于指导空心阴极稳定放电,提升空心阴极在轨工作时限。

空心阳极等离子体阴极提取电子束的实验分析

低气压下真空电弧放电产生高电子密度的等离子体,从等离子体中能提取电子束。为了研究一种新型空心阳极-等离子体阴极结构的放电机理,在相同电压和阴阳极间隙下,对新型结构与两平板电极结构进行电弧放电实验,通过测量阴极电压、放电回路电流以及收集极电流来比较两者的特点。结果表明:前者的阴极电位波形在放电开始之后明显低于两平板电极的阴极电位波形,存在明显的电位下垂现象;同时收集极电流在放电回路电流不大时呈现出只有负半波情况。从真空电弧放电机理具体分析解释了收集极电流呈半波的原因,同时采用等效电路模型和等效电位函数对阴极电位下垂做了详细的分析,认为是阳极附近聚集大量电子,因此有未被补偿的负空间电荷,形成电位梯度较大的阻极电位降,电弧等离子体近似为电中性,导致阴极电位下降。

空心阴极N^(2+)等离子体放电电子温度的研究

利用双层辉光放电空心阴极效应,针对N2发射光谱相对强度的变化,采用SII-IV型全息凹面光栅单色仪对各种工艺参数条件下的光谱进行测绘,获得一系列谱线及测量数据。通过玻尔兹曼方程式求得不同工艺条件下的N2+等离子体的电子温度。并分析了工件电压、源极电压和工作气压对电子温度的影响。结果表明:当工作气压和工件电压一定时,电子温度随源极电压的升高先减小后增大,最后又减小;当源电压一定时,电子温度随工件电压和工作气压的升高而明显减小,并且其减小幅度随源极电压的升高而逐渐降低;当工作气压一定时,工件电压的变化较源极电压的变化对电子温度的影响大。

空心阴极灯激发的微波等离子体炬原子/离子荧光光谱研究——钙的原子/离子荧光光谱

用强短脉冲供电技术的空心阴极灯作激发源、微波等离子体炬作原子 /离子化器 ,建立了原子 /离子荧光光谱实验装置。详细研究了微波等离子体功率、观察高度、空心阴极灯电流等因素对原子 /离子荧光信号强度的影响 ,测量了系统对Ca的原子

空心阴极远区等离子体接枝聚合表面改性丙纶无纺布的吸碱性能

利用空心阴极远区等离子体改性技术对丙纶无纺布表面进行了改性处理,研究了等离子体处理参数对丙纶无纺布吸碱性能的影响;采用红外光谱、扫描电镜等对丙纶无纺布表面的化学组成和形态等进行了表征。结果表明:等离子体处理时间、放电功率、气体流量等对丙纶无纺布的吸碱性能有很大的影响,而且试样距丙烯酸喂气管的距离对处理效果的影响也很明显;通过空心阴极远区等离子体接枝聚合表面改性处理,在丙纶无纺布的表面引入了亲水性羧基基团,改善了其浸润性,显著提高了其吸碱率和吸碱速率,达到了国外进口电池隔膜的指标。

加长炬管中Ca,Sr,Ba,Eu,Yb的强短脉冲供电空心阴极灯激发电感耦合等离子体离子/原子荧光光谱

本文报告了加长炬管中Ca,Sr ,Ba ,Eu ,Yb等元素的强短脉冲供电空心阴极灯 (HCMP HCL)激发电感耦合等离子体 (ICP)离子 /原子荧光光谱。在大多数实验条件下 ,离子荧光比原子荧光强得多。Ba离子荧光检出限改善了 2个数量级以上 ,Sr改善了 1 5个数量级 ,Eu和Yb改善了近 1个数量级。详细考察了HCMP HCL电源参数和ICP条件对离子 /原子荧光强度影响。

采用空心阴极放电等离子体化学气相沉积方法制备a-CH薄膜

研究了不同衬底 阴极距离、直流电压和H2流量对a CH薄膜沉积速率的影响。结果表明:衬底 阴极距离必须大于0.5cm,随着该距离的增加,薄膜的沉积速率减少;直流电压达550V时沉积速率最大;随着H2含量的增加,CH4含量相对减少,沉积速率随之降低。用AFM观察了以该方法制得的448.4nmCH薄膜的表面形貌,表面粗糙度约为10nm。最后测出了不同条件下CH薄膜的UV VIS谱,由此可以计算得到薄膜的禁带宽度及折射率。

碱土金属的强短脉冲供电空心阴极灯激发常规炬管电感耦合等离子体离子荧光光谱初步研究

初步研究了碱土金属Ca，Sr，Ba的强短脉冲供电空心阴极灯（HCMP HCL）激发“常规短炬管”电感耦合等离子体离子荧光光谱（ICP IFS）。使用HCMP HCL激发光源和较大的ICP功率，在“常规短炬管”ICP中只观测到离子荧光信号，而没有观测到原子荧光信号；在较低观察高度和较小ICP功率时，离子荧光信号较强。才常见的“加长炬管”ICP原子荧光相比，“常规短矩管”ICP中Ba的离子荧光光谱的检出限改善了50倍以L，而Ca，Sr则基本一致。实验中对Ca，Sr，Ba五条离子荧光谱线测量的相对标准偏差为0．6％～1．4N（n=10，0．1～0．2μg·mL^-1）。实验中考察了K，Al，P等共存元素对Ca，Sr，Ba的离子荧光信号的影响，初步探讨了共存基体元素对Ca，Sr，Ba离子荧光信号影响的原因。

电池隔膜表面空心阴极等离子体接枝聚合研究

应用自制的空心阴极等离子体装置,引发丙烯酸在丙纶表面的接枝聚合,研究了等离子体接枝聚合作用机理,分析了等离子体接枝聚合各参数(放电功率、气体流量、丙烯酸蒸气流量、样品位置等)对聚合速率的影响。通过红外光谱、扫描电镜等对丙纶接枝聚合膜表面的化学组成和形态结构等进行了表征分析,证明了亲水基团的引入,改善了丙纶隔膜的亲水性能。

30cm离子推力器空心阴极发射体区等离子体特性研究

为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极的稳态工作性能参数并验证现有发射体结构设计的合理性,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极发射体区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极发射体区的压强基本在115~150Pa内,并且中间区域的Xe气压强较高;当阴极发射体温度为1570℃时,根据一维热传导方程得到发射体热损为10.26W;发射电流为15A时,电子温度在1.5~1.7e V内,且沿轴线方向靠近阴极顶小孔的电子温度较高,而将15A发射电流作为空心阴极的工作点是较为合适的选择;数值计算得到发射体区平均电子电流密度约为1.3×105A/m2,发射体内表面面积预估为1.5cm^2,内径建议在?2~2.5mm内,采用该尺寸发射体的空心阴极通过电流发射能力试验证明其最大发射电流在19~20A内,现有发射体尺寸设计满足20A发射电流需求;发射体区中间区域离子电流密度峰值约为8.5×10~5A/m^2,应重点关注发射体中间区域的厚度设计以及离子溅射腐蚀速率。

等离子体源离子注入柱形空心阴极内表面的蒙特—卡罗模拟

采用蒙特—卡罗方法对柱形空心阴极的氮离子(N+,N2+)注入进行了研究,考虑了氮离子与中性原子的电荷交换和弹性碰撞,计算了氮离子在不同压强下鞘层内表面的能量分布及角分布.

一种基于空心阴极放电的宽带等离子体微带开关

提出一种基于空心阴极放电等离子体的宽带微带开关,其基本原理是以放电等离子体代替微带线射频微机电系统(RF MEMS)开关的金属悬臂来实现开关功能.利用低气压下空心阴极放电产生微带等离子体,并研究了这种开关的传输特性.结果表明,放电系统工作时,等离子体开关对1～9GHz电磁波的传输效率为10%～30%;不产生等离子体时,开关间隙将隔离电磁波;开关对脉冲电压的响应时间约为1μs.利用空心阴极结构和脉冲电压驱动可以实现宽带微带开关.

20A发射电流空心阴极小孔区等离子体特性研究

为了获得30cm口径离子推力器20A额定发射电流空心阴极工作时小孔区的等离子体特性参数,并验证现有阴极小孔结构设计下的阴极电流发射能力,采用数值模拟及有限元分析方法研究了空心阴极小孔区的等离子体特性参数。结果显示:空心阴极小孔区的中性原子密度基本在4×10^(21)~6×10^(21)/m^3,分布较为均匀且越靠近小孔出口区域的原子密度越低;当阴极发射体温度为1800K时,采用等离子体零维扩散模型得到阴极小孔区轴向平均电子温度约为2.66e V,且靠近阴极顶小孔出口方向电子温度相对较高,从小孔区入口至出口电子温度增幅在1~2e V;通过离子连续性方程得到阴极孔区内,等离子体密度约在1×10^(21)~1.4×10^(21)/m^3,靠近出口处的等离子体密度降低较为明显;通过电子连续性方程,得到小孔区入口处的电子电流约为7.2A,而出口处的电子电流约为11.6A,与性能测试试验结果一致,电子电流增益系数约60%;离子电流密度峰值约为6.16×106A/m^2,出现在距离小孔入口约0.5mm处。通过理论分析认为,阴极孔区的腐蚀特点是靠近出口处的直径在离子腐蚀作用下不断地扩张,并在扩张到一定程度后,孔区出口处被腐蚀后的直径将不会再发生变化,理论分析腐蚀趋势与兰州空间技术物理研究所研制的LHC-5阴极小孔区寿命试验腐蚀情况基本一致。

N_2/Ti微空心阴极放电等离子体阴极溅射模拟

采用Monte Carlo方法模拟N2/Ti微空心阴极放电等离子体阴极溅射过程,其中,氮离子(N2+,N+)轰击阴极表面采用PIC/MC模型模拟.计算溅射钛原子的热化过程、钛原子的密度及其平均能量分布.结果表明,沿各方向溅射出的90%金属Ti原子所带的初始能量小于30 eV,其散射角主要分布在30°和60°之间;溅射Ti原子在离微空心阴极壁约0.04 mm处出现热化极大值.