兼具小气载吸附、快速换样和全面温控的程序升温脱附谱装置

程序升温脱附谱技术能定量识别表面物种和测量脱附动力学,因此被广泛应用于多相催化和表面科学研究.对于高效率和高质量的程序升温脱附谱实验而言,减小吸附过程中的气载并在不破坏超高真空条件下完成样品更换以及实现对样品全方位的温度控制是至关重要的.然而,现有的表面科学程序升温脱附谱装置通常无法同时满足这些条件。鉴于此,本文搭建了一台可实现小气载进样、快速换样以及全面温控的程序升温脱附谱装置。使用自动控制的基于微毛细管阵列的溢流分子束给样器,制备分子吸附的表面,让气体的进样更加精准并大幅减小了气载。借助液氮传输线并优化样品台处的热接触和热偶连接方式,使得这台程序升温脱附谱装置同时具备了快速换样、精准测温、快速降温以及稳定线性升温等功能。通过测量水从高定向热解石墨和TiO_(2)(110)表面的脱附特征以及甲氧基阴离子在TiO_(2)(110)表面的光催化氧化反应,证实了该程序升温脱附谱装置在测量脱附动力学参数、定量识别表面吸附物种和吸附位点以及分析表面光化学反应等方面的性能,本工作将为研究人员设计高效率和高质量的程序升温脱附谱装置提供宝贵的经验和思路。

氩气电弧等离子体炬提纯大鳞片石墨研究

石墨材料作为一种工业原料,特别是纯度在99.9%以上的高纯石墨被应用在各大高科技领域,现有物理法和化学法的石墨提纯技术成本高、酸碱对设备和环境破坏严重、工艺流程复杂,因此开发一种优良有效的石墨提纯技术,已成为近年来国内外研究的热点。建立了一种利用非转移电弧等离子体炬提纯大鳞片石墨的方法,利用电弧可快速产生高温的特性,对黑龙江省鸡西市纯度为94.18%的大鳞片石墨样品进行高温处理。研究显示在本文电弧装置下提纯石墨的最佳放电参数范围气流量为25 L/min、电流为400 A、功率为10 kW,此时的电弧表面温度高达3350℃,利用扫描电子显微镜等对电弧处理前后石墨样品的微观结构对比发现石墨样品出现粉碎、断裂等特点,根据石墨化学分析方法国家标准GB/T 35212008对石墨纯度及其杂质进行研究分析,经电弧处理后石墨纯度提高到99.21%。

快速响应模式电极pi-cell液晶透镜的研究

为提高传统模式电极液晶透镜的响应速度,本文设计了模式电极pi-cell液晶透镜。结合液晶连续体理论和模式电极液晶透镜电阻-电容等效电路,提出一种快速的计算方法对液晶透镜进行模拟仿真,仿真结果与实际器件的测试参数具有良好的一致性,显示了此仿真方法具有较高的精度,并依据仿真结果设计了模式电极pi-cell液晶透镜的驱动条件。实验制备了模式电极pi-cell液晶透镜并研究了其光学特性,结果显示此液晶透镜具有较大的焦距调节范围和良好的成像效果,对比于参数相近的模式电极平行排列液晶透镜,模式电极pi-cell液晶透镜的响应时间为136ms,比平行排列液晶透镜减少368ms,响应速度显著提高。

霍尔推力器分割高偏压电极等离子体放电特性

霍尔推力器通道等离子体与壁面有很强的相互作用,为了降低壁面腐蚀,提高在轨寿命,针对推力器全通道放电过程建立二维物理模型,采用粒子模拟方法(Particle-In-Cell),数值研究了电离区壁面分割高于阳极偏压的低发射石墨电极对推力器放电特性的影响,讨论了放电通道电势、离子数密度、电子温度、电离速率及比冲的变化规律。结果表明:在电离区不同位置分割高偏压电极对等离子体放电特性影响明显,电极位置在电离区前端时,电极偏压高于阳极电压60V时通道内放电等离子体参数几乎不变。而电极位置在电离区末端,电极偏压高于阳极电压18V时就会导致加速区轴向扩张,离子聚焦效果强,电子温度显著升高,电子与壁面相互作用减弱,羽流发散角减小。由此推力器比冲提升约12%,寿命延长,性能提高。