XLPE电缆绝缘片晶周期性结构演变及其对电性能的影响

为了研究长期高温条件下高压直流电缆交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)绝缘片晶周期性结构演变对直流绝缘特性的影响,将500 kV直流XLPE电缆绝缘层的薄片试样置于135℃条件下加速热老化。采用小角X射线散射(small angle X-ray scattering,SAXS)和差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)分析热老化对组成球晶的片晶/无定形区过渡界面、片晶和片晶长周期结构的影响。同时,分析XLPE直流电导特性和击穿强度的变化。实验结果表明:片晶/无定形区界面厚度、片晶厚度、片晶长周期尺寸随着老化的进行先略微增大后逐渐减小,在老化336 h时出现最大值,这与电荷注入阈值场强和直流击穿强度具有相似的变化规律,而与载流子迁移率变化和片晶间无定形区尺寸的变化相反。基于陷阱控制的阈值场强变化和自由体积击穿理论,分析片晶周期性结构变化对直流击穿强度的影响。综合分析可知,经过短时间热老化有助于改善XLPE的片晶周期性结构,从而提升直流击穿强度。

石灰石粉掺量对混凝土中钢筋脱钝临界氯离子含量的影响

本工作研究了不同石灰石粉掺量(10%、20%、30%,质量分数,下同)对钢筋脱钝临界氯离子含量的影响,对混凝土试件进行干湿循环处理以加速氯离子渗透,同时采用半电池电位和电化学阻抗谱分别测定了钢筋的自腐蚀电位和腐蚀电流密度。结果表明,临界氯离子含量随着石灰石粉掺量的增加而减小,这主要是因为石灰石粉的掺入导致水泥含量降低,从而使混凝土孔隙液pH值降低。XRD分析表明石灰石粉的掺入抑制了单硫型水化硫铝酸钙(AFm)相的生成,从而降低了水化产物的氯离子结合能力。腐蚀电流密度的变化趋势服从三参数Weibull分布,其概率密度可以表征钝化膜破裂的速率,随着石灰石粉掺量的增加,钝化膜破裂速率增加。

一种准光反射聚焦微波放电大气等离子体装置

设计了一种准光反射聚焦方式的微波放电大气等离子体实验装置,装置包括大气环境模拟室和微波辐射聚焦系统。辐射微波在腔室中心形成kV/cm量级的非均匀强场,击穿大气产生等离子体。通过仿真计算了腔室内的空间辐射场分布,并利用小信号传递的方式进行测量,测量结果与仿真相符,形成的等离子体形态与辐射场分布强弱一致。电磁场在聚焦区域形成驻波,等离子体出现明显分层现象。实验通过拍照记录了不同参数条件下的等离子体图样,等离子体形态随气压升高而收缩,放电区域受场强和气压共同影响。对实验结果进行分析,验证了该装置的能力。

典型放电气体的击穿场强阈值研究

为了研究等离子体产生时的气体击穿特性,利用低气压条件下气体击穿场强阈值模型,分析了He、Ne、Ar、Kr、Xe和Hg蒸汽等6种典型放电气体的击穿阈值随入射波频率、电子温度、气体压强以及气体温度的变化规律。结果表明:气体击穿阈值随气体压强的增大而减小,随气体温度、电子温度和入射脉冲频率的增大而增大。气体压强和入射频率对击穿阈值的影响大于气体温度和电子温度,在所考虑的范围内,气体压强对击穿场强的影响约为100 V/m,入射脉冲频率对击穿场强的影响为50~300 V/m,气体温度和电子温度对击穿场强的影响为20~30 V/m。当考虑气体压强、气体温度以及电子温度等因素的影响时,各种气体的击穿场强阈值产生的变化规律相类似;但考虑入射频率的影响时,不同气体的击穿场强阈值差异很大。在所考虑的典型放电气体中,Xe具有最低的击穿场强阈值,He的击穿阈值最大。

激光能量与光声信号强度的关系

运用声学基础理论，讨论了激光能量与声信号强度间的变化关系．发现激光能量与声信号强度之间存在着对数线性关系；并根据液体中光声信号的连续性。

高功率微波脉冲大气传输的一些规律

推导了高功率微波（ＨＰＭ）脉冲大气击穿阈值功率公式，估计了脉冲从地面向上传输的潜行时间。数值模拟了ＨＰＭ大气传输的物理图象和潜行时间的变化。

液体中光击穿阈值的研究

从等离子体中自由电子密度速率方程出发,考虑到脉冲激光在聚焦区域的特征以及液体中光击穿的实验情况,提出了等离子体椭球模型.通过该模型的建立,对自由电子密度速率方程中电子扩散速率进行了修正,在理论上得到了光击穿的阈值.结果表明,等离子体椭球模型计算出水的击穿阈值更符合实验情况.

FDTD方法分析高功率微波对大气的电离与击穿

应用麦克斯韦方程和电子流体方程,利用时域有限差分方法(FDTD)计算模拟了高功率微波(HPM)对大气的电离与击穿;该方法用瞬时电场代替等效电场,时刻更新大气电离击穿过程中的电离频率和碰撞频率,消除了近似解析法未考虑大气电离击穿过程中电场幅度衰减而引起的误差,计算得到击穿阈值大小随海拔高度的变化趋势与文献所得的变化趋势相吻合,其值略大于近似解析解;并通过仿真计算分析了HPM脉冲幅值、脉宽以及海拔高度等参数对大气击穿的影响。

受激布里渊散射中的液体介质

介绍了目前使用的SBS液体介质 ,分析了氟化物和氯化物是性能良好的SBS液体介质的原因 ,并指出了SBS液体介质的未来发展趋势。

微波大气击穿阈值的理论研究

本文通过对使用有效场强(或均方根场强)得到的微波大气击穿阈值表达式进行讨论,指出其推导中所做的假设及这些假设应用到微波大气击穿过程中存在的问题.然后分别使用解析理论和数值模拟对微波大气击穿过程中的有效电子温度变化过程和击穿阈值进行研究,并将其与直流电场进行比较.分析发现在高气压下,电子能量转移频率高,有效电子温度随电场大幅振荡,由于电离频率随有效电子温度的增长率大于电子能量损失随有效电子温度的增长率,因此在高气压时,微波大气击穿阈值低于使用有效场强的击穿阈值.通过大量分析,给出了理论推导和数值模拟得到的微波大气击穿阈值拟合表达式.

短脉冲高功率微波大气电离与击穿数值分析

为探讨短脉冲高功率微波(HPM)的大气击穿规律,通过求解大气电子动量方程,得到用于拟合电离参数的等效电场.将等效电离参数代入电子密度连续性方程并求解,获得了窄带和超宽带HPM脉冲的大气击穿阈值与海拔高度以及逃逸时间(逃逸能量)与脉冲振幅之间的关系.此外,还分析了大气击穿时超宽带HPM脉冲的能量传输问题.结果表明,海拔高度、脉冲宽度、频谱分布和振幅对大气击穿都有明显影响.

液体光击穿阈值的研究

运用声学基础理论 ,讨论了激光入射到液体中 ,激光能量与声信号强度间的变化关系 .发现激光能量与声信号强度之间存在着对数线形关系 .根据液体中光声信号的连续性 。

飞秒激光诱导水光学击穿阈值

为了研究飞秒激光诱导水光学击穿阈值随激光脉冲参数的变化关系,采用四阶RungeKutta方法对飞秒激光诱导水光学击穿的椭球体模型进行了不同脉宽(40～540fs)、波长(400～1200nm)和光斑尺寸(0～200μm)下的数值模拟。通过控制变量法得出阈值光强与这些激光脉冲参数的关系曲线图,据此定性分析了阈值光强与激光脉冲参数的变化特征趋势。应用光强与功率、能量、辐照曝光量和电场强度之间的关系,得到了它们随激光脉冲参数脉宽、波长和光斑尺寸的动态关系,这为进一步研究飞秒激光与水和含水介质的相互作用提供了理论依据。

激光诱导下雾化水滴颗粒的击穿特性

为了对气液两相介质激光推进技术中雾化水滴的击穿阈值特性进行研究,建立激光诱导下单个水滴微粒的光学击穿模型,计算分析入射功率密度、水滴微粒半径、入射激光波长等相关因素对雾化水滴颗粒击穿过程的影响.结果表明:随入射功率密度的增大,由107 W/cm2上升至1011 W/cm2,击穿位置沿入射反方向移动.随水滴微粒半径的增大,从0到50μm,击穿阈值减小,从35×106 W/cm2下降到2.5×106 W/cm2,击穿位置沿入射方向移动.随激光波长的增大,由0到12μm,击穿位置沿入射反方向移动;当波长较短时(λ<2μm),击穿阈值随波长增大而迅速减小,从25×106 W/cm2下降到5×106 W/cm2.当波长较长时(λ>2μm),波长增大对击穿阈值影响较小.

金属表面形貌对真空击穿阈值的影响

探索提高真空击穿阈值的方法,对脉冲功率技术的发展和应用具有重要意义。在金属表面电子发射理论分析的基础上,采用有限元法计算电极表面电场随二极管电压的变化规律,设计实验系统,并开展实验研究。实验对比钛合金TC4阴极在不同表面粗糙度下真空击穿阈值,实验表明,当阴极表面粗糙度(轮廓最大高度R_z)分别为26.13 m,10.41 m,6.75 m,1.12 m,0.13 m时,击穿阈值分别为306 kV/cm,345 kV/cm,358 kV/cm,392 kV/cm,428 kV/cm。当R_z由26.13 m减小至0.13 m时,击穿阈值提高39%。金属表面击穿阈值随R_z减小而提高,减小金属表面的R_z,是提高真空击穿阈值的有效方法。

高功率激光表面大气击穿阈值的波长关系

通过对大气击穿的物理机制、低空大气中的自由电子及其寿命和电离机制进行讨论，给出了高功率激光大气击穿较为明晰的物理图像。并通过理论分析，给出了激光大气击穿阈值的波长关系，对给定波长激光的大气击穿阈值可以作出迅速的估值。

用激光诱导击穿光谱测量铝合金的激光烧蚀阈值

采用正交几何配置的双波长双脉冲激光烧蚀-激光诱导击穿光谱技术准确测量了铝合金样品的激光烧蚀阈值。在烧蚀激光波长为532nm、脉宽为12ns并采用焦距为2cm的非球面透镜强聚焦的条件下,得到铝合金的激光能量烧蚀阈值为48μJ,等效的能量密度烧蚀阈值为9.8J/cm2。该技术是一种新的激光烧蚀阈值的光谱测量手段,与传统的测量技术相比,具有高灵敏、准确、快捷和便利的特点,可以用于不同材料的激光烧蚀阈值的准确测量。

电磁脉冲作用下二极管二次击穿电热特性

对p-n-n+二极管在电磁脉冲作用下的二次击穿过程进行了二维瞬态电热仿真,研究了二次击穿过程中二极管内部的电场和电流密度分布以及端电压和端电流随电磁脉冲作用时间的变化,探索了二次击穿触发温度、触发电流和触发能量随延迟时间的变化规律.研究结果表明,电磁脉冲作用下二极管的二次击穿属于热二次击穿,电流集中并非二次击穿发生的必要条件,触发温度和触发电流随延迟时间的减小而增大,但触发能量则随延迟时间的减小而减小,仿真得到的电磁脉冲损伤能量阈值与实验数据吻合较好.

喇叭有效口径渐变法测量高功率微波天线近场气体击穿

设计了喇叭有效口径渐变法测量高功率微波气体击穿的实验方案,通过连续改变喇叭的有效口径改变天线近场的电场强度,使微波传输达到气体击穿的条件。介绍了实验原理及诊断方法,进行了L波段的高功率微波天线近场空气击穿实验,分析了实验中得到的典型波形。结果显示:脉宽30ns、L波段的微波在0.4×105 Pa空气中击穿阈值为33.9kV/cm。实验现象与设计吻合,验证了该方案研究微波气体击穿的可行性。

30V沟槽MOSFET优化设计

借助半导体专业模拟软件Tsuprem-4和Medici,模拟得到一组最佳的30V沟槽MOS-FET结构和工艺参数;给出了特性模拟曲线。在此基础上,详细讨论了沟槽的宽度和深度变化对沟槽MOSFET的阈值电压、击穿电压、漏电流及导通电阻等特性的影响。最后,根据模拟得到的最佳参数进行了流片实验。结果表明,所设计器件的击穿电压大于35V,Vgs为10V下的导通电阻为21mΩ·mm2。