H_2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响

目的研究不同H_2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响。方法采用MPECVD法制备了质量较好的纳米金刚石薄膜,并通过SEM、XRD对金刚石薄膜的形貌、结构以及晶粒尺寸进行了测试,还使用Raman对金刚石D峰、纳米金刚石特征峰(TPA)的变化趋势进行了分析。结果当Q(H_2):Q(Ar)=50:49时,制备的金刚石晶粒为亚微米范畴,其平均晶粒尺寸为250 nm,表面平整度较差,出现堆积层错现象,但金刚石特征峰(D峰)最强,生长速率达到最大,约为125 nm/h;Q(H_2):Q(Ar)=10:89时,表面平整度高,二次形核现象明显,平均晶粒尺寸为20 nm;进一步减小H_2/Ar流量比为0时,可发现晶粒由纳米变为超纳米,二次形核更为明显,表面平整更高,其平均晶粒尺寸为3 nm,另外Raman测试发现金刚石特征峰强度随H_2/Ar流量比的减小而减小,而纳米金刚石特征峰随H_2/Ar流量比的减小而增大。结论随着H_2/Ar流量比的增加,金刚石表面平整度逐渐变差,表面粗糙度也在逐渐增大,同时金刚石的晶粒尺寸和生长速率在Q(H_2):Q(Ar)=50:49时达到最大。

Ar/H_2O等离子射流作用下生理盐水中H_2O_2的生成

低温常压等离子体产生的丰富的化学活性物种(活性氧和氮基团)在生物医学应用(如伤口消毒和愈合)上有着很高的需求,尤其是活性氧基团(如O(3P)、O(5P)、OH*、O2-、1O2、O、O3和H2O2)有着很强的杀菌能力。为此,采用了一种针-环介质阻挡放电(DBD)结构的Ar/H2O等离子体射流作用于生理盐水中生成H2O2,并对水蒸气体积分数、等离子体处理时间及等离子体处理后储存时间对生理盐水中H2O2浓度的影响进行了相应的研究。研究结果表明:在相同处理时间的情况下,生理盐水中H2O2浓度随着水蒸气体积分数的增大而出现先增后减的情况,而H2O2生成率和能量利用率则受水蒸气体积分数影响不大;在相同水蒸气体积分数的情况下,较长的等离子体处理时间将会导致较高的H2O2浓度、生成率和能量利用率;等离子体处理后的生理盐水中的H2O2在40 min时间内可以相对稳定地存在,显示了H2O2在等离子体药学上应用的可能性。

高振动激发Na_2与Ar,H_2的碰撞弛豫

受激发射泵浦(SEP)激发Na2(X1Σ+g)的(v=33~51,J=11)高位振动态,利用激光诱导荧光(LIF)光谱研究了Na2(X)高位振动态分别与Ar和H2的碰撞能量转移过程。SEP布居的高位态粒子的衰减曲线是一纯指数函数,由此得到总碰撞转移速率系数,它们随振动能级的增加而线性增加。测量从νp=48,Jp=11转移到(47,J)态上布居的LIF光强的相对强度,得到相对转移速率系数,再由总转移速率系数得到态—态转移的绝对速率系数。对于Na2(ν)+Ar,多量子弛豫没有观察到。对于Na(ν=48)+H2,由泵浦得到的高位态ν=48上的布居的相当大的部分直接弛豫到较低能级ν=43(Δν=-5),所用的弛豫时间比位于ν=48和43中间的态之间的碰撞时间还要短,故相继单量子弛豫的机制可消除。对于ν=48,至少有占其布居数的40%的粒子经历了多量子振动弛豫过程,对这种过程的可能机制进行了讨论。

NbCl_5-H_2-Ar体系化学气相合成纳米Nb粉的热力学(英文)

采用Fact Sage软件,对NbC l5-H2-Ar体系化学气相合成纳米金属Nb粉的热力学进行研究并对热力学研究结果进行实验验证。结果表明：在标准大气压下,NbC l5（g）被氢气还原为Nb（s）是一个多步骤反应过程,其间产生大量中间产物（低价氯化物）;该反应过程可控制在较低氢气比率（n（NbC l5）：n（H2）〈1：180）和较低温度（〈1050℃）下完全进行;适量的惰性载流气体可同时提高NbC l5转化率和粉末收得率。根据热力学计算得到的合成条件为n（NbC l5）：n（H2）：n（Ar）=1：120：1以及950℃,实验成功制得平均粒径为30-50 nm且粒度分布均匀的纳米金属Nb粉,相应的NbCl5转化率达到96.1%,粉末收得率为85%。

Ar-H_2(D_2,T_2)碰撞体系的振转相互作用势及散射截面的理论计算

用量子力学从头算的耦合族CCSD(T)方法,使用相关一致基组aug-cc-p V5Z并加3s3p2d1f1g高斯键函数计算了Ar原子与H2分子的振转相互作用和电荷分布,采用Boys和Bernardi提出的均衡法消除了基组重叠误差(BSSE).然后用Tang-Toennies势能函数拟合得到Ar-H2体系相互作用势的解析表达式.在该相互作用势下,用密耦方法计算了Ar原子入射能量为83 me V时,Ar-H2(D2,T2)碰撞体系的散射截面.计算Ar-D2体系的微分截面与实验值比较符合很好.计算结果及分析表明,在长程吸引势的散射中,色散能起主要作用;在短程排斥势的散射中,交换能起重要作用.当碰撞参数在0.27 nm至0.47 nm的范围时,Ar-H2(D2,T2)碰撞体系的径向偶极发生两次转向.

H_2/(Ar+H_2)流量比对AZO薄膜结构及光电性能的影响

在Ar+H2气氛下,用RF磁控溅射法在室温下制备Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,研究H2/(Ar+H2)流量比对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,在沉积气氛中引入H2可以提高AZO薄膜的结晶质量,降低AZO薄膜的电阻率,提高其霍尔迁移率和载流子浓度;H2/(Ar+H2)流量比为5%时,AZO薄膜的最小电阻率为1.58×10-3Ω.cm,最大霍尔迁移率和载流子浓度分别为13.17cm2.(V.s)-1和3.01×1020 cm-3;AZO薄膜在可见光范围内平均透光率大于85.7%。

不同等离子体源作用下的H_2O_2生成比较研究（英文）

H2O2是一种强氧化剂,能够通过各种等离子体源有效生成.文章主要讨论3种不同等离子体源作用下的H2O2生成:AC针-生理盐水电极空气等离子体、He/H2O射流等离子体和Ar/H2O射流等离子体.生理盐水由于其在生物医学上的广泛应用而作为文章中等离子体处理的试样.文章对不同等离子体源作用下,生理盐水中生成的H2O2浓度、生成率和能量利用率进行了比较研究.研究表明:He/H2O射流等离子体在Fmoist=200 sccm时能够最为有效地生成H2O2,暗示出其可以作为最合适的等离子体源在液体中有效生成H2O2.

广义时变系统的鲁棒H_2/H_∞滤波

研究一类广义时变系统的鲁棒H_2/H_∞滤波器的设计问题。利用具有参数依赖的Lyapunov函数,结合线性矩阵不等式分别给出了使滤波误差系统容许且满足H_∞性能约束的充分条件、使滤波误差系统容许且满足H_2性能约束的充分条件以及使滤波误差系统容许且满足H_2/H_∞性能指标的充分条件。基于该具有参数依赖Lyapunov函数的鲁棒H_2/H_∞性能准则推导出鲁棒H_2/H_∞滤波器存在的充分条件,并将滤波器的设计问题转化为线性矩阵不等式约束优化问题。最后通过数值算例表明该方法的有效性。

时变采样周期网络控制系统混合H_2/H_∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。

Ar流量对ECR-PECVD制备氢化纳米晶硅薄膜结构及性能影响研究

采用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)设备制备了氢化纳米晶硅薄膜。通过Raman光谱、XRD和紫外-可见分光光度计的测试分析,研究了Ar/H2对薄膜组织结构和光学性能的影响,并对沉积腔室的等离子体环境进行了系统的诊断。实验发现:少量Ar气的通入有利于提高腔室中的电子温度,保证纳米晶硅薄膜结构的同时提高薄膜的光学带隙宽度。进一步提高Ar气的比例,薄膜明显非晶化,光学性能下降。结合薄膜生长机理和放电气体电离特性对实验结果的产生原因进行了分析。

Additional Y^(3+) or Al^(3+) Dopants on the Ferromagnetism of Co Doped Ceria Diluted Magnetic Oxide

Al2O3 and Y2O3 have been respectively chosen for additional dopants to investigate the influence on the ferromagnetism of Co doped CeO2 bulk. Results indicate that ferromagnetism （FM） of Co doped CeO2 decrease with additional Al^3＋. Accordingly, certain amount of Y^3＋ can readily be incorporated into the lattice of CeO2 with the decrease of its grain size as well as some pores formation, leading to an enhancement of FM with a positive correlation between magnetization and Y^3＋ doping content. This experimental result is helpful both in understanding FM origination in diluted magnetic oxide （DMO） as well as to improve the moments of DMO applicable in spintronic devices.

Rb(5D-7S)-He,Ar,H_2的碰撞能量转移

在样品池条件下,利用原子荧光光谱方法,测量了Rb(5D)-He,Ar,H_2碰撞中5D→7S的激发能量转移截面。获得的荧光包括由激发态产生的直接荧光部分和由于碰撞布居态而产生的敏化荧光部分。在不同的猝灭气体压强下,测量丁相关的两部分荧光的相对荧光强度,得到了Rb(5D)与He,Ar和H_2碰撞的5D→7S转移截面分别为(1.2±0.3)×10^(-17)cm^2,(1.3±0.3)×10^(-18)cm^2和(8.3±2.1)×10^(-17)cm^2。同时确定了Rb(7S)与He,Ar和H_2的碰撞猝灭速率系数。7S态与H_2的碰撞猝灭速率系数1.7×10^(-10)cm^3·s^(-1)比Rb(7S)与He,Ar的大得多,它是反应与非反应速率系数之和,利用实验数据确定Rb(75)与H_2的反应截面为(1.0±0.4)×10^(-16)cm^2,Rb(5D)与H_2反应截面为(7.1±2.9)×10^(-17)cm~。Rb(7S)与H_2的反应活动性大于Rb(5D)。

H_2对Ar稀释SiH_4等离子体CVD制备多晶硅薄膜的影响

以SiH4,Ar和H2为反应气体,采用射频等离子体化学气相沉积方法在300℃下制备了低温多晶Si薄膜.实验发现,反应气体中H2的比例是影响薄膜结晶质量的重要因素,在适量的H2比例下制备的多晶Si薄膜具有结晶相体积分数高,氢含量低,生长速率快、抗杂质污染等特性.

超音速等离子喷涂的射流特性

采用非局域热力学平衡条件,考虑等离子喷涂过程中的电离及复合反应,研究超音速等离子喷涂过程中的流场特性。结果表明,氩氢混合气体中氢气的体积分数为15%时,喷枪内部的最大速度达到3 200 m/s,最高温度达到18 000 K。采用氩氢混合气体比纯氩情况下的速度和温度都有所提高。等离子体的最大速度随电流增大而增大,最高温度在470 A出现拐点,当电流大于470 A时,气流温度开始升高。加入粉末后,气流速度增大。流场速度随载气量增大而减小。氩氢混合气体中氢气的最佳含量为体积分数15%。

热阴极直流辉光等离子体化学气相沉积法制备纳米晶金刚石膜的研究

采用热阴极直流辉光等离子体CVD方法,在氩气/甲烷/氢气混合气氛中制备出纳米晶金刚石膜,研究不同氩气/氢气流量比对纳米晶金刚石膜沉积的影响。对样品形貌的SEM测试表明,随着氩气与氢气流量比由40/160增加到190/10,膜中金刚石晶粒尺寸由约600nm减小到约30nm。金刚石膜Raman谱中金刚石特征峰逐渐减弱,石墨G峰逐渐增强,反式聚乙炔特征峰及其伴峰强度加大。等离子体光谱分析表明C2是生长纳米晶金刚石膜的主要活性基团。

氩氢保护下GMAW电弧特性的数值分析

以氩氢混合保护气GMAW焊接电弧为研究对象,依据流体动力学和电磁学理论构建了电弧的数学模型。使用有限元分析软件进行了热、电磁和流场的耦合计算,研究了二维稳态轴对称氩氢混合保护气下的GMAW焊接电弧形态,得到了Ar:H_2=3:1(摩尔比)混合气体保护下不同工艺参数焊接电弧的温度场、速度场、压力场和电势的分布特征,并与纯氩保护下GMAW焊接电弧特征进行对比。结果表明,加入氢气作为保护气体,电弧最高温度、速度、压力和电势都明显提高。另外,与纯氩相比,弧柱的高温区在中心轴线处更集中,且焊接电弧能量密度更高。

氩/氢等离子射流特性研究

为了研究等离子体射流场的特性,通过测量等离子体发生器的工作参数,并根据能量守恒原理,计算出等离子体发生器出口射流的平均焓值、平均温度及其分布;由于等离子体发生器出口处射流温度高达104K以上,其特性参数的直接测量非常困难;试验中分别改变等离子系统的电流大小、主气和次气流量,观察等离子射流的参数变化,并对碳/碳复合材料进行烧蚀实验;结果表明:在等离子体发生器的出口处,射流温度呈抛物线分布;随着电弧电流的增大,等离子体发生器射流的焓值、温度和速度都显著提高;增加主气气体流量,射流焓值与温度呈下降趋势,而增加氢气流量时,射流焓值与温度将会得到显著提高。随着温度和焓值的升高,碳/碳复合材料的烧蚀率增大,烧蚀形貌有很大的变化。

等离子体条件下添加气对丙烯氧化反应的影响

为研究等离子体条件下添加气对丙烯氧化反应的影响,在室温和大气压下,采用介质阻挡放电方法,考察还原性气体H2和惰性气体Ar添加量对丙烯氧化反应的影响.实验结果表明:二者的添加均可提高丙烯的转化率.在总流速108mL/min、放电电压21 kV、频率1.38 kHz的条件下,还原性气体H2的加入使得C3类氧化产物的总收率提高约27%;惰性气体Ar的加入不利于环氧丙烷(PO)、丙醛和丙烯醛的生成,但有利于异丙醇的生成.

高熔点金属氢氩等离子弧纯化研究

高熔点金属在电子、化工、原子能、航空航天、武器装备等领域具有广泛应用,但是都含有一定量的气体杂质元素、金属和非金属杂质元素,以及各类物理"杂质"(晶体缺陷)等,这些杂质含量在达到一定浓度时对材料的物理与化学性能会产生很大的影响,因此需要对高熔点金属进行有效提纯。采用Ar-H_2等离子体电弧熔炼纯化高熔点金属Zr,利用氢气较高的还原性以及电离态的氢原子具有极高的热导率来增强提纯效果,并进行了成分和含量测定、元素蒸气压分析和硬度测量。结果表明, Ar-H_2等离子体电弧熔炼能够有效提高高熔点金属Zr的纯度,明显降低杂质元素的含量,并且随着纯度的提高,硬度逐渐降低,符合金属越纯其硬度越小的原理。与未提纯金属Zr(纯度96.4%)相比,在熔炼10 min时,纯氩气条件下样品纯度达到98.09%;通入5%氢气时,样品最终纯度为98.18%;通入10%氢气时,样品最终纯度为98.22%。在30 min时,纯氩气条件下样品纯度达到98.12%; 5%氢气的样品纯度为98.21%; 10%氢气的样品纯度为98.23%。