线形同轴耦合微波等离子体诊断及硅薄膜制备

开发了一种新型线形同轴耦合大面积微波等离子体源,针对该新型等离子体源放电空间等离子密度及分布的不明确性,利用朗缪尔单探针法研究了不同放电参数下该等离子体源等离子体密度及空间分布情况。以微波功率,氢氩总流量(氢氩流量比为3∶1)和距石英管的距离Z为3个因素设计正交实验探究了宏观放电参量对等离子体参数的影响。测试结果表明该型等离子体源的电子密度均在1010cm-3以上。其次,诊断了在距石英管Z为14 cm处,等离子体参数沿空间水平的分布情况,探究薄膜的最佳沉积区域。最后,根据等离子诊断情况进行硅薄膜的沉积,由XRD结果表明薄膜为多晶结构,拉曼光谱显示沉积硅薄膜晶化率均在92%以上,沉积速率在8 nm/min。     

不同磁路结构ECRIT放电室实验研究

电子回旋共振离子推力器(ECRIT)属于静电型推力器,其工作原理是利用微波能和圆台型放电室内永磁体环产生的外加磁场产生高电离度的电子回旋共振(ECR)等离子体,再通过屏栅和加速栅之间的陡峭电势差加速其中的离子,从而产生推力。由于ECRIT采用了无阴极放电方案,因而它具有寿命长、结构简单的特点。ECRIT放电室内恰当的放电室磁路结构对于推力器的可靠工作非常重要,一方面它要产生满足ECR等离子体形成需要的磁场位形;另一方面要使栅极附近的等离子体分布比较均匀,从而提高推力密度,降低离子对栅极的冲刷;再者还要求放电室能在比较高的能量利用效率下工作。在圆台型放电室内,文章采用了两种磁路结构,分别开展了真空环境下放电室内ECR等离子体的产生实验;认为放电室中的离子未被磁化,采用朗缪尔探针直接诊断两种磁路结构放电室内的电子温度和离子密度,分析氩等离子体场的结构。实验的结果是:靠近放电室大端面的永磁体环能够使推力器的能量利用效率提高,同时能够使栅极附近的等离子体分布更均匀,从而提高推力密度、降低离子对栅极的冲刷。     

电子等离子体聚焦镜中的阳离子体密度的测量

本文提出实验上测定电子等离子体柱内的正离子密度的方法,结果表明,为了在朋利(Penning)放电中获得一个几乎是纯电子的电子等离子体,须有非均匀的束缚磁场。文章还讨论了等离子体的温度对离子密度的影响。     

水中脉冲放电等离子体特性数值解析

根据能量,动量,质量守恒方程描述了等离子体脉冲放电圆柱形通道特性,并利用四阶Rounge-Kutta法求解了通道的电流、温度、半径、粒子密度和压力随时间的变化及其相互关系,为进一步研究水中脉冲放电等离子体的化学和物理效应提供了参考.     

等离子体放电过程数值模拟

为了从机理上研究等离子体流动控制技术,必须研究等离子体的产生和发展过程。采用泊松方程和漂移-扩散方程对介质阻隔面放电进行数值模拟,得到了电子、离子以及电场分布随时间的变化。结果表明在暴露电极的2个方向都发生了放电,但电场力限制了电子向电极上方的运动,导致电极上方的等离子体密度很低;暴露电极上游没有植入电极,电子、离子无法在该区介质层上表面沉积,因此暴露电极上游的放电无法熄灭。植入电极上方大部分区域离子受到的平均电场力密度达到100.0 N/m^3,能够实现对气体流动的控制。     

放电等离子体烧结SiC/Cu金属陶瓷复合材料研究

选用SiC/Cu包裹复合粉体,采用最新型的放电等离子体烧结方式制备了SiC/Cu金属陶瓷复合材料.分别采用XRD、SEM等方法对烧成样品进行表征.结果表明,放电等离子体烧结过程中,由于等离子体的作用,不同的烧成温度使得烧成样品中的物质及相应的含量发生变化.样品的密度随温度升高而增大,而硬度在730℃左右出现最大值,这是采用放电等离子体烧结制备SiC/Cu金属陶瓷复合材料的最佳烧成温度.由于SiC的增强作用,使得SiC/Cu金属陶瓷复合材料的硬度远远高于Cu.     

射频和千赫兹驱动的毫米间隙放电的仿真研究

大气压短间隙放电是是产生冷等离子体的一种有效手段,常见的交流驱动电源方式有射频电源和kHz交流电源,而这两种不同频率电源所导致的气隙放电特性对比尚鲜有研究。本文以1 mm间隙的针-板电极这一极不均匀电场结构作为放电气隙,将之等效为球坐标系下的一维结构,建立基于迁移-扩散近似下的多组分、局部能量近似的经典等离子体流体模型,仿真研究了13.56 MHz射频（RF）电源或50 kHz交流（LF）电源所驱动的1 mm氦气（混合0.1%氮气）间隙的放电过程,关注了在1 mW和1 W这两种不同的沉积能量下的放电特性。结果表明：RF放电在1 mW时表现为电晕放电模式,此时间隙中的带电粒子密度低,且主要集中在功率电极附近;当沉积功率升高至1 W时,间隙放电则呈现出明显的辉光放电特征,电极附近出现鞘层,且气隙中间存在准电中性的等离子体区域;LF放电的起始电压幅值要高于RF,且LF放电随电压升高会较为平顺地从电晕放电模式过渡到辉光放电模式,而不存在明显的转换过程。对两种频率的放电而言,电晕放电模式下,潘宁电离是主要的电离路径;而辉光放电模式下,直接的电子碰撞电离成为主导的电离通道。此外,在相同的沉积功率下,LF放电的最大电子密度、电子温度和正离子温度都要要高于RF放电,但时间均匀性较差,呈现出明显的脉冲放电特性。     

常压低温等离子体对酵母菌的失活作用

对氦气介质阻挡放电等离子体和氦气毛细管介质阻挡放电冷等离子体射流失活酵母菌的效率和机制进行了比较研究.分析比较了两种等离子体处理的菌液存活曲线和pH值的变化情况;利用扫描电子显微镜观察了菌体表面超微结构的变化.结果显示两种等离子体对酵母菌均有较强的杀灭作用,介质阻挡放电等离子体处理5 m in后可使其减少约7个数量级,而毛细管介质阻挡放电冷等离子体射流处理后可使其减少约8个数量级;同时经过两种等离子体处理后的pH值均明显下降,且毛细管介质阻挡放电冷等离子体射流处理菌液的pH下降幅度大于介质阻挡放电等离子体处理的菌液;从扫描电子显微镜的照片可以看到两种等离子体处理后的菌体均已破裂.实验结果表明毛细管介质阻挡放电冷等离子体射流失活酵母菌的效率要高于介质阻挡放电等离子体,并且杀菌机理应该与细胞破裂及pH值的变化有关.     

放电频率对放电气体活性粒子浓度演化的影响

为了研究整个放电时间内助燃等离子体中活性粒子浓度随时间的变化情况,在建立空气放电等离子体动力学零维模型的基础上,对空气放电进行数值模拟研究,分析了放电频率对空气放电等离子体中的活性粒子浓度变化的影响。结果表明：随着电压频率的增加,放电时间间隔减小,活性粒子衰减时间缩短,活性粒子浓度增加。     

葡萄糖氧化酶在氨等离子体改性膜上的固定化

利用等离子体技术使聚丙烯膜表面氨基化，并以此膜为葡萄糖氧化酶的固定化载体．运用光电子能谱法确定了氨等离子体改性处理引起的膜表面化学结构的变化．讨论了氨等离子体处理时，单体流量、处理时间和放电功率等参数对改性膜固定化酶活力的影响     

Absorption of electromagnetic waves by the dust particles in a plasma

Inthispaperwestudytheabsorptionofelectromagneticwavesbythechargeddustgrainsimmersedinambientplasma.Theelectromagneticwavepropagationindustyplasmahasbeenahottopicinrecentyears.Mostpaperspublishedsofarfocusontheincreaseofthewavescatteringinadustyplasma[1—4].InthispapertheenergylossoftheincidentelectromagneticwavecausedbyalongitudinalscatteringfieldoftheDebyescatteringispresented.ThephysicalpictureoftheproblemisachargeddustgrainwhichisassumedtobesphericalofradiusasurroundedbyascreeningDebyesphe…     

微波辐照球形煤焦间的电场强化效应

微波等离子体在材料处理及能源环境等领域有着广泛的应用,但微波辐照球形煤焦颗粒影响电场强化效应的因素目前并不明确。通过建立电磁波频域-固体传热耦合模型,研究了2个球形煤焦颗粒间的电场强化效应。结果表明:当2个颗粒接触点处的表面法线和电场方向之间的夹角从40°增加到50°时,微波的入射角达到了煤焦界面的临界入射角,电场强化效应出现骤降;微波在球形煤焦颗粒内的穿透深度对电场强化效应起决定性作用;球形煤焦颗粒间的电场强化效应最佳条件是小间距而不是无间距。     

等离子体中平面电磁波吸收衰减的数值模拟

推导了电磁波在等离子体中吸收衰减的理论公式,建立了非均匀等离子体分层离散的物理模型,利用数值模拟的方法研究了平面电磁波斜入射覆有磁化非均匀等离子体层的金属衬底时的吸收衰减特性,讨论了等离子体层密度为线性分布且磁场强度一定时,电子碰撞频率对电磁波吸收衰减的影响,得出在一定等离子体密度和磁场强度条件下,等离子体对平面电磁波的吸收衰减特性.     

电磁波在等离子体层中衰减的数值分析

采用分层介质方法处理非均匀等离子体层,研究了电磁波射向覆盖磁化等离子体层的金属平板时电磁波的衰减特性。着重讨论Epstein密度分布的等离子体层,分析了等离子体电子密度、电子碰撞频率、外加磁场和入射角度等因素对电磁波衰减的影响,得出在一定等离子体密度和电子碰撞频率下,等离子体对电磁波的吸收特性。     

波在磁化周期等离子体中的传播特性

电磁波与等离子体之间存在极为丰富的相互作用现象,对电磁波的传播构成重大影响。该文研究了在磁场指导下,对电磁波在密度周期变化的磁化等离子体中的传播特性,进行了理论分析并导出色散方程,通过数值计算分析了等离子体密度变化分别对电磁波传播特性的影响。计算结果表明密度n1变化对左、右旋波的截止频率影响不大,而n0的变化对左旋波的截止频率影响大,对右旋波的通带宽度影响大。并发现密度周期变化磁化等离子体构成一周期慢波系统,在该系统中明显出现慢波,这可能对注波互作用产生重大影响。     

Three-Dimensional Simulation of Plasma Jet and Particle Groups in Plasma Spraying

The temperature field, velocity field, as well as species distribution in three-dimensional space are successfully calculated by establishing three-dimensional geometry model and solving plasma jet-substrate interaction equations, optimized particle trajecory models, as well as particle-particle heat transfer equations in three-dimensionalal space. Under typical working conditions, the flying trajectories and distribution of ZrO2 ceramic particles and Ni metal particles are also simulated. Results show that, the plasma jet becomes wider near the substrate, and the stochastic trajectory model is preferable to simulate the turbulent diffusion effect of particles. In addition, Ni metal particles penetrate relatively more deeply than ZrO2 ceramic particles due to larger density.     

Three-Dimensional Simulation of Plasma Jet and Particle Groups in Plasma Spraying

The temperature field,velocity field,as well as species distribution in three-dimensional space are successfully calculated by establishing three-dimensional geometry model and solving plasma jet-substrate interaction equations,optimized particle trajecory models,as well as particle-particle heat transfer equations in three-dimensionalal space.Under typical working conditions,the flying trajectories and distribution of ZrO2 ceramic particles and Ni metal particles are also simulated.Results show that,the plasma jet becomes wider near the substrate,and the stochastic trajectory model is preferable to simulate the turbulent diffusion effect of particles.In addition,Ni metal particles penetrate relatively more deeply than ZrO2 ceramic particles due to larger density.     

基于ANSYS的电机电磁场仿真分析

应用有限元数值分析软件(ANSYS)对一台4极16槽永磁直流电动机进行了空载、负载特性的数值分析.通过分析得到整个电机电磁场的分布及波形近似为正弦的气隙磁感应强度,分析结果有助于对电机进行优化设计和控制.     

等离子体覆盖导体柱双站散射特性的PLJERC-FDTD分析

本文采用了一种新的既保证了计算的高效率。又有较高的计算精度的色散介质的FDTD算法称为分段线性电流密度递归卷积FDTD算法(PLJERC)的计算公式．研究了非均匀等离子体覆盖导体柱的散时特性．对TM波垂直入射时的双站、宽带仿真结果的分析表明。等离子体包层可以较大地减少雷达目标的电磁回波能量，衰减量与多种参数有关．     

基于电磁模型的大气压表面波等离子体数值模拟

针对表面波等离子体模拟复杂程度高和计算工作量大的问题,提出基于电磁模型来开展大气压等离子体的数值模拟.根据表面波等离子体的放电特性,合理建立和简化电磁模型.通过对比实验诊断与数值计算结果,验证了模型的可靠性及其参数适用范围,拟合得到的电子有效碰撞频率((1.5±0.25)×1011 s?1)与实验测量值吻合.在此基础上...