微空心阴极放电与高压辉光放电等离子体源

首先综述了微空心阴极放电的基本原理，然后详细论述了微空心阴极维持的辉光放电(MCSD)以及MCSD的放电参数对产生大体积高压辉光放电等离子体源的影响，最后论述了MCSD运行方式对产生高压辉光放电等离子体源的影响。     

新颖的微空心阴极放电及其性质研究

介绍了微空心阴极放电(microhollow cathode discharge,简称MHCD)的特点,根据MHCD的基本结构设计了—种新的放电结构:它由一个电源和一个可变电阻器构成“微空心阴极维持的辉光放电”,MHCD作为放电的阴极,金属针作为放电的阳极。利用该放电结构进行了空气的放电实验,产生了高气压大体积高电流密度的辉光放电等离子体,用于工业上的多种等离子体加工中;如果用稀有气体放电则能够用来作为微型准分子激光器的增益介质。在200Torr气压下,获得了稳定的空气直流放电,等离子体中电子密度估计在1011到1012cm-3之间,测得放电电流范围;8mA-30mA。测得放电V-I特性曲线,它有典型的微空心阴极维持的辉光放电的特点.估计的气体放电温度为2000K左右。     

微空心阴极放电与准分子光源

微空心阴极放电是一种新颖的、非平衡、高气压辉光放电.综述了微空心阴极放电的基本原理;详细论述了微空心阴极放电中的准分子辐射,以及微空心阴极放电的放电方式(直流放电、脉冲放电、射频放电)对准分子辐射强度和效率的影响;最后论述了微空心阴极放电的运行方式(串联运行、并联运行)对准分子辐射的影响.     

微空心阴极放电试验用软开关电源的研究

微空心阴极放电（MHCD）是在普通空心阴极放电的基础上提出的一种高气压下亚毫米级微放电技术.将MHCD作为大体积辉光放电的外部电离源（即等离子体源）,可以解决高气压下大体积辉光放电不稳定的问题.在MHCD实验的基础上,研制出可对MHCD气体放电模式（连续/脉冲）和输出功率进行调控的开关电源.这种开关电源可以与单片机、微机等其他外部控制设备相连.该电源采用全桥软开关技术,串联谐振并联输出,4个MOSFET管为主控制元件,实现了高频工作,响应快速.脉冲模式工作时避免了开关管的硬开关,减小了高次谐波对电网干扰;无需镇流电阻也可实现气体稳定放电.     

外加磁场对微空心阴极放电的影响

采用C语言编程实现三维系综蒙特卡罗模型,外加磁场对微空心阴极放电的影响。研究结果显示,当气体压强和外加电压保持不变时,在微空心阴极放电系统中加入外部磁场后,对阴极方向上的电子密度分布变化不大,轴向和侧向上的电子漂移范围减小,电子能量向低能方向移动,但是外加磁场对高气压微空心阴极放电的影响整体上不如对低气压放电的影响明显。该研究结果对微空心阴极放电等离子体的机理研究具有一定的指导意义。     

一种用于小型激光器的新颖放电结构的放电性质研究

依据微空心阴极自持的辉光放电结构,设计了一款新颖的微小放电结构.用空气进行了有关的放电实验,稳定的直流辉光放电,放电气压最大能够达到66.7 kPa.放电的伏安特性具有正的斜坡,放电能够稳定地运行,而不需要个体镇流电阻.在气压为40 kPa和放电电流为60 mA时,放电等离子体中的电流密度估计为0.048 A/cm2,功率密度估计为52.8 W/cm3,电子密度估计为2.7×1013 cm-3.实验结果表明:这种高气压、大体积、高电子密度的放电等离子体能够用作小型激光器的工作介质.     

微放电阵列构成的直流平板等离子体显示技术

设计了一种新颖的放电结构,它是由“微空心阴极放电”与“封闭微空心阴极放电”串联,然后并联构成的微放电阵列。它产生的高气压高电流密度辉光放电等离子体能够用来制作平面等离子体显示或光源。利用该放电结构进行了空气直流放电实验,在2.7~66.7kPa的气压范围都能够产生稳定的直流放电。测量了气压p=27kPa时的伏安特性和电流I=9mA时的放电图。测得的伏安特性曲线在整个放电区域都具有正的微分电阻特性。估算的电流密度为63.7A/cm3;功率密度为3.44×103W/cm3;电子密度在1013cm-3量级。实验结果表明该结构能够用于直流平板等离子体显示。     

微空心阴极放电及其应用

微空心阴极放电（MHCD）是指阴极孔径为亚毫米量级时的高气压辉光放电。本文介绍了微空心阴极放电的研究进展，分析了其光谱特性，最后讨论了它的应用前景。     

空心阴极激光器放电特性的研究

本文对开槽式Ｃｕ空心阴极激光器的放电特性进行了研究，主要内容包括放电器的伏安特性和等离子体参量。本文采用双探针法测量电子温度与电子密度，在我们的实验条件下，测得空心阴极放电中电子温度为２￣３ｅＶ，电子密度为１０＾１２￣１０＾１３ｃｍ＾－３的数量级范围内，显然它们都高于正常辉光放电正柱区中这些参量的数值。     

中频交流脉冲等离子体源的研究

采用中频交流脉冲等离子体源进行了抑制弧光放电和空心阴极效应以及离子渗氮工艺的实验。结果表明,交流脉冲放电在抑制弧光放电和空心阴极效应方面是非常有效的,对于高铬钢材料表面的离子渗氮作用是明显的。它为解决材料表面处理中的难点(小孔、深孔、狭缝的处理)提供了一种新的探索方案;也为等离子体技术应用领域中处理不导电的基体或薄膜以及磁控溅射新工艺(交流孪生溅射技术)提供了研究设备。     

Analytical calculations of anode plasma position in high-voltage discharge range in case of auxiliary discharge firing

We consider the mathematical model of triode high-voltage glow discharge range in case of auxiliary discharge firing. On a basis of analysis of elementary processes of charged particles interaction in a discharge range we obtain analytical relation, which allows to obtain the anode plasma position with regard to the cathode. Obtained results can be used for analysis of analysis of energy balance in a discharge range and self-maintained electron-ion optics of high voltage glow discharge electron sources in case of electrical control of electron beam current.     

铝阴极氧化对同位素氦氖气体放电参数的影响

铝通常用作气体放电装置的阴极,经过表面氧化达到提高电子发射和耐正离子轰击的效果。本文采用自制的理想平行电极放电管对铝阴极做不同时间的放电氧化,模拟环形氦氖激光器的放电过程,研究了铝阴极氧化对气体放电参数(着火电压、灭火电压和正常辉光放电最大电流密度)的影响。根据实验测得的各个参数值,结合辉光放电的公式,计算了每个放电参数相应的阴极次级电子发射系数γ随氧化时间变化的值,结合电镜对氧化表面含氧量的测试分析了实验发现的现象。     

A self-consistent model for negative glow discharge lasers: thehollow cathode helium mercury laser

A model for negative glow metal-vapor ion lasers that self-consistently describes the dynamics of the negative glow and the cathode sheath regions of the discharge has been developed. The model computes the electron energy distribution and the population of relevant excited states in the negative glow self-consistently with the charged particles fluxes and electric field distribution in the cathode sheath. Its application to the study of the helium-mercury charge transfer ion laser is reported. The model accurately depicts the operation of a hollow cathode in the laboratory, where for a defined cathode geometry and material, the discharge characteristics are determined by the selected discharge voltage and the gas pressure. The laser output power calculated as a function of the discharge parameters is in good agreement with experimental measurements reported in the literature. The model can be modified to simulate other negative glow discharge lasers, such as electron-beam pumped CW ion lasers     

辉光放电等离子体鞘层的计算机模拟

本文利用蒙特卡罗方法,模拟了氩气辉光放电鞘层内离子的运动过程,得到了不同气压和不同放电电压下离子入射阴极的能量分布和角度分布。模拟基于离子与中性原子的电荷转移碰撞和弹性散射两种物理过程,并且分别考虑了碰撞截面与能量相关和不相关两种情况。同时较为系统地研究了放电参数对离子能量分布和角度分布的影响。     

小型激光器新颖放电结构的研究

根据微空心阴极自持放电(MCSD)基本结构设计的一种新型放电结构是把多个MCSD并联在一起构成多级放电链，产生高气压、大体积、高电流密度的均匀辉光放电等离子体，用来作为小型激光器的增益介质。利用该放电结构进行了空气放电实验，记录了放电等离子体图片，测量了放电的伏安特性曲线，发现该结构在整个放电区域都具有正的微分电阻系数。在气压P=26.7 kPa，放电电流I=40 mA时，估算放电等离子体中电流密度、电子密度和功率密度分别为6.4 A/cm2, 3.7×1015 cm-3, 4.67 kW/cm3。实验结果表明利用多个MCSD并联构成多级放电链制作小型激光器是可行的。