用于空间探测的静电分析器轻量化设计与验证

针对空间探测载荷的轻量化需求,以空间等离子体探测的静电分析器为研究对象,进行了轻量化设计和验证。在材料及加工方式选择方面,充分利用增材制造这一新兴加工手段,打破传统轻量化设计时追求低密度材料的思路,对比多种材料及加工方式下设备重量及力学表现,确定铝合金为主要材料,3D打印为主要加工方式。在结构设计方面,基于3D打印加工的优势,在减小设备各部分结构厚度的同时,适当设置加强筋以解决薄壁在后处理时易产生形变的问题。采取上述方案设计的设备质量减少至1.2 kg,比使用镁合金及传统加工方式的设备质量(2.2 kg)下降45%。以典型航天任务的鉴定级力学试验条件作为输入,开展了设计模型的有限元仿真,完成实物加工装配以及力学试验,验证了该设计的抗力学性能。

实践四号卫星静电分析器和电位差计探测结果分析

统计、分析了实践四号卫星静电分析器及电位差计的探测数据,并对1994年2月14日的一次充电电位达-2000V的典型充电事件进行了分析、解释。探测结果对进一步认识空间环境及卫星表面充电有一定意义。

新型T形边缘场致发射器件的静电分析

对一种新型Ｔ形边缘场致发射体进行了静电分析，给出了一个三极管单元的数值计算结果．在静电场的计算中采用了一种新的数值方法——非正交有限差分算法，由于所取坐标轴与边界重合，所以该方法能有效地处理任意形状的场致发射体．文中给出了场强及发射电流与几何结构因子的关系曲线、轨迹图及ＩＶ特性曲线。

基于静电分析器的全自动高精度能谱测量系统

本文实现了一种基于静电分析器的全自动高精度能谱测量系统,并成功用于微团簇离子束同石墨烯薄膜相互作用的实验研究。基于该高精度能谱测量系统,研究了1.8 MeV的H+2微团簇同4层石墨烯薄膜的相互作用过程,测量了库仑爆炸后的质子能谱和透射的H+2能谱,实现了全自动的能谱采集,极大提高了数据获取速度,降低了实验误差。测量结果表明,该系统在H+2的入射能量1.8 MeV处的能量分辨约为0.6keV,对于下一步开展基于加速器的高精度能谱测量研究具有重要意义。

附加准直器的带顶盖静电分析器的数值模拟

对准直器限定视场的带顶盖的１／４球分析器的物理特性进行了数值模拟．相应的模拟程序是在修改裸分析器模拟程序后发展起来的．新程序包容了准直器引起的分析器结构配置的变化，且被应用于一个带准直器的分析器样本，产生了传输函数和几何因子的模拟结果．

圆柱形静电分析器的数值模拟

对美国DMSP系列卫星载60°圆柱形分析器的性能进行了数值模拟：以同时过松弛迭代法解Laplace方程，得到分析器内的势分布，由荷电粒子在分析器势场中的运动轨道以及传输概率的MontCarlo积分得出分析器的各种响应和几何因子．变动与分析器几何相联系的输入量。

带顶盖的半球形静电分析器的计算机模拟

从解带顶盖的半球形90°静电分析器关于势分布的Laplace方程开始，建立了荷电粒子在分析器中的运动方程，确定了以时间为参量的粒子运动轨道，引出了传输函数和几何因子的表达式，从而提供了一套适用于带顶盖的半球形90°静电分析器的模拟方法．为了使用方便，给出了传输函数和几何因子的尺度性质．所编制的程序特别地被应用于Sablik等的分析器原型，在现在的模拟结果和Sablik等的结果的对比中，评估了本文描述的模拟技术的精确性．

用于界面分析的高分辨静电分析器

介绍了用于界面分析的高分辨静电分析器的研制情况，其能量分辨率好于±１．５×１０－４。

危害电教设备的静电分析与消除

人们对静电现象并不陌生。人体及桌、椅之类的物体可累积相当大的电荷或电位。人体累积的电荷可高达２５０００伏特，而带有５００至１５０００伏特的静电则是常有的事。实验证明，距离越远的物体相互摩擦时，产生的电荷越多。当静电电压高达１００００伏特时，就会经由任...

静电分析器非线性轨迹的Lie代数分析(英文)

介绍了Lie代数的方法,用Lie代数方法分析了静电分析器对束流传输过程的非线性影响,其计算结果分析到三级近似.首先给出了静电分析器的哈密顿函数,然后将哈密顿函数展开为齐次多项式的和,再求Lie映射,最后得到粒子轨迹各级近似解.

基于静电场分析的固封极柱局部放电研究

基于静电场分析研究固封极柱局部放电对绝缘结构的设计及优化过程具有重要的意义。为此,运用静电场分析的方法得到12 kV固封极柱的电场分布云图,并提取电场较为集中区域如接地屏蔽网、螺栓附近空气域的电场分布,同时参照固封极柱组合绝缘中各绝缘介质的介电强度,指出螺栓附近空气域的电场强度超过空气的介电强度致使此区域局部放电超标。然后依据静电场组合绝缘理论,在不变更模具的前提下,提出在固封极柱螺栓固定孔与软包硅橡胶之间增设法兰屏蔽罩以降低螺栓附近空气域场强的方法。通过静电场分析得出优化后螺栓附近空气域的最大场强由5.8 MV/m降至0.32 MV/m,验证了此优化方法在理论上的可行性。局部放电测试试验结果表明,优化后的平均熄灭电压由6.5 kV提高至14.7 kV,验证了静电场分析方法可用于固封极柱局部放电的研究中,同时也确定了优化方案在工程应用上的可行性。

内外分离式静电分析器的性能仿真研究

针对分割半球形和顶盖形静电分析器的缺点,提出了一种新型的内外分离式静电分析器,并使用粒子仿真模拟的方法分析了内外分离式静(separate-internal-external type electrostatic analyzer,SIETESA)电分析器的各项性能。结果表明该静电分析器由于可独立控制电极的数量的增加,具有动态通量响应范围,其几何因子(相当于仪器灵敏度)能够实现一个数量级的连续变化,并且具有高的能量分辨率、俯仰角分辨率和方位角分辨率,能有效避免分割半球形静电分析器电极之间电压击穿的风险和顶盖形静电分析器的散焦问题。

微机电系统中基于模态展开和边界元法的静电-结构耦合高效分析方法

为了提高微机电系统中静电-结构耦合数值计算速度,提出了一种新的针对微结构小变形的静电-结构耦合高效率数值计算方法。该方法将用于结构分析的微梁线性方程与用于静电场分析的边界积分方程相结合,微梁方程部分用标准的模态分析法处理,静电边界元方程则采用边界元法处理,并且将边界元方程用Taylor级数在微梁未变形的位置展开,以使静电计算能在微梁未变形的位置进行。同以往的常规算法相比,当微结构变形微小时,使用该方法,微结构变形后的面电荷密度可以在微结构未变形中计算,从而大大提高了静电-结构耦合数值计算效率。将该方法的计算结果与已有的文献计算结果和ANSYS的计算结果做了对比,验证了本方法的正确性,并且计算效率有显著提高。

几种不同头部结构绝缘子的静电场分析

以70kN级绝缘子为例,运用有限元素法,对不同瓷件头部结构形状和厚度的绝缘子在不同介质(空气和油)中的电场分布状况进行了计算与分析,并对绝缘子油中击穿和陡冲击波试验现象的结果做了解释.提出了在绝缘子设计时应注意的几个问题.

静电场分析法优化设计负离子源中性束注入系统高压仓结构

为探究最为合理的负离子源中性束注入(NNBI)装置高压仓(HVD)结构,采用有限元静电场分析方法,对不同结构高压仓进行仿真计算分析,在考虑分布电容影响的前提下,优化设计了高压仓的主体和外形结构,并确定了安全绝缘距离,对高压仓的工程研制提供了理论指导,为NNBI的安全稳定运行奠定了基础.

萤火一号火星探测器离子分析器设计和仿真技术

对萤火一号(YH-1)火星探测器离子分析器设计和仿真技术进行了研究。离子分析器采用球带形静电分析器配合"喇叭口"式入射偏转系统的方案。建立了仿真模型并仿真计算了静电分析器因子、能量分辨率和探测视场等参数。仿真结果表明:离子分析器的性能指标优于探测指标,具有2π的探测视场。

包装印刷静电的产生、消除与测试技术

大家知道,印刷是物体表面进行的,静电现象也主要表现在物体表面,两者之间的关系十分密切.印刷过程中由于不同物质之间频繁的撞击、摩擦以及接触,结果是使参与印刷过程的几乎所有物体都带有静电.然而,静电在包装印刷过程造成的影响并没有得到足够的重视,笔者结合多年的工作实践探讨如下.

磁电双聚焦质量分析系统的研制

重点介绍了电场磁场聚焦原理、双聚焦条件下的计算和调试仿真。磁电双聚焦质量分析系统结构为圆柱面结构的静电场,离子轨道半径为360mm,偏转角为65°;磁场离子轨道半径为250mm,偏转角为90°,入射角90°,出射角26.5°。分别对磁场、电场进行独立调试和磁电双聚焦系统联合调试及技术指标测试。测试表明,双聚焦质量分析系统的分辨能力达到了设计要求,实现了双聚焦条件。

热离子质谱分析仪的研制及定标

热离子质谱分析是空间等离子体探测的核心技术之一.热离子质谱分析仪采用了半球形静电分析器结合基于碳膜的飞行时间系统方案,是目前应用最广泛、最成熟的空间热离子质谱分析技术.热离子质谱分析仪解决了三项关键技术,即5 mV高分辨扫描高压,10~20nm超薄碳膜处理以及30kV超高加速电压.分析仪原理样机在瑞士伯尔尼大学完成了定标试验,实现指标参数如下:能量范围为0.499eV^29.94keV,能量分辨率为10.5%;能够实现离子成分H^+,He^+,O^+的分辨;视场范围为360°×8.4°,角度分辨率为22.5°×8.4°.基于热离子质谱分析仪的研制基础,可以进一步开发出更高质谱分辨、更大探测视场以及小型化的等离子体探测载荷.