棒-板电极直流负电晕放电过程中重粒子特性的仿真研究

为研究电晕放电过程中的重粒子特性,基于流体动力学模型提出了一种改进的电晕放电混合模型,该模型包含空气放电过程中最主要的6类等离子体化学反应,以及光电离作用和二次电子发射过程。基于上述模型,对棒-板电极在6 kV电压下的负电晕放电过程进行仿真,得到负电晕放电的脉冲波形;并分析了电场强度、净空间电荷密度在单次脉冲过程中随着时间和空间的变化规律,重点讨论了重粒子的组成成分及其分布特性。结果表明,在所有粒子反应中,电子和N2分子发生碰撞电离的反应速率最大,但产生的N2+密度却远小于O4+和O2+。O2-离子是负离子中数量最多的粒子,对电晕放电过程起到抑制作用。O是除N2和O2外含量最高的中性粒子;由于中性粒子在电晕放电过程中的含量较小,因此起到的作用相对较小。     

电除尘内阴极线负电晕放电特性

为研究电除尘工作时阴极线负电晕放电特性,构建了基于系数型偏微分方程的电晕放电模型,描述了电晕放电时电子、正离子和负离子的产生、迁移、吸附和中和过程,同时考虑了带电离子和电子在运动过程中对电场的影响,并讨论了其分布情况。结果表明:阴极线施加-70 kV电压时发生负电晕放电,第10 ns时阴极线尖端处电场强度到达最大值,放电过程中阴极线附近正离子低浓度区域呈椭圆分布,而电子和负离子是以平行带状形式向阳极板迁移。研究带电离子和电子在电晕放电过程中的行为特性对于解释电晕放电的机理过程具有较大的参考价值。     

不同电极结构中SF_6/N_2混合气体正向流注电晕放电特性

宏观上假定气体放电过程中产生的正、负离子束和电子束为流体,采用二维流体动力学模型对SF6/N2混合气体正向流注电晕放电过程进行建模,利用通量校正传输法求解连续方程,通过求解耦合的泊松方程处理空间电荷畸变电场对放电的作用,仿真过程中假设带电粒子的输运参数是折算电场的函数,对比分析了平行板电极间隙、同轴电极间隙和棒-板电极间隙三种电极结构中正向流注电晕放电特性。结果表明:流注电晕的形成加强了流注头部与阳极间的场强,减弱了流注尾部与阴极的场强。只有流注头部所在位置的初始场强足够大时放电才能继续发展,否则放电转化为稳定的流注电晕放电。     

电极间距对空腔阴极自脉冲放电影响的机制

为了进一步揭示空腔阴极自脉冲放电特性和机理,利用槽型空腔放电结构实验研究了阴极和阳极间距对自脉冲放电特性的影响.同时利用流体模型模拟研究了空腔阴极放电击穿阶段的微观动力学过程.结果表明,自脉冲放电过程中存在明显的负微分电阻现象,自脉冲频率随着平均电流的增加近似线性增加.阴极和阳极间距对自脉冲放电特性有一定影响.随着阴极...     

电场不均匀系数对SF6/N2混合气体负直流电晕电流脉冲特性的影响

为了研究SF6/N2混合气体负直流电晕电流脉冲特性,建立SF6/N2混合气体二维轴对称针-板几何模型,对不同电场不均匀系数下的负直流电晕放电进行了仿真计算.通过将放电过程中正离子、负离子和电子的连续性方程与泊松方程耦合,研究负电晕电流脉冲的形成机制,分析了电场不均匀系数对带电粒子变化过程和电流脉冲特征参数的影响,并通过针-板模型电晕放电实验平台验证了仿真模型的有效性.仿真结果表明,电流脉冲形成过程中,电子数密度远小于离子数密度,且正离子数密度大于负离子数密度;每个电流脉冲对应一个负离子云的形成和迁移,随着电场不均匀系数减小,由于针电极和负离子云之间的静电排斥,负电晕会呈现先偏离针尖发展、而后又向针尖回移的趋势;电流脉冲幅值整体呈增大趋势,初始电流脉冲宽度增大,脉冲上升时间和下降时间增长,同时脉冲重复率减小.     

针-板与棒-板电极结构在不同温度下的负电晕放电特性

电晕放电在实际工况下的放电特性与周围环境条件关系密切。为得到不同电极结构下负直流电晕脉冲特性随环境温度的变化机理与规律,建立了考虑环境温度影响的流体动力学模型,分别对针–板结构与棒–板结构的负电晕放电模型进行仿真计算。特里切尔脉冲序列、电场强度、电子数密度、脉冲峰值、脉冲持续时间和脉冲频率等物理量随环境温度的变化规律被系统地研究。通过计算分析发现棒–板结构模型的起晕电压较低,电晕脉冲的持续时间更长。随着环境温度的升高,不同结构负电晕放电形成的脉冲峰值、脉冲持续时间和脉冲频率均会随之变大,且放电空间内电场强度会更强、带电粒子的运动也会更加迅速。此外,针电极与棒电极尖端的曲率半径也会对放电产生影响,负电晕放电在曲率半径较小时更加剧烈。     

负直流电晕流注脉冲特性随气压和湿度变化的规律

为得到负直流电晕流注脉冲特性随着气压和湿度变化的规律,建立考虑气压和湿度影响的流体模型,分别利用通量校正运移算法和分块方法求解了1维连续性方程和2维泊松方程。在人工气候罐中,利用棒–板电极,测量不同气压和湿度下的负直流电晕脉冲幅值和重复频率。计算和实验结果表明:特里切尔脉冲平均幅值及分散度随气压和湿度增大而减小。随着气压降低,电子密度增大,电导率升高,电流幅值增大。随着湿度升高,复合和附着作用增强,电子密度减小,电导率降低,电流幅值减小;同时,流注通道中包含的负离子数目减少,对阴极附近场强的影响减弱,使得阴极附近电场在负离子电荷迁移距离较短的情况下便满足新的特里切尔脉冲放电的要求,脉冲的重复频率增大。     

脉冲电晕放电系统能量注入特性的实验研究

研究了脉冲电源以脉冲电晕放电方式向反应器注入能量时的时间不均匀特性,阐述有效时间、有效平均功率等概念后分析了单针型针板式反应器中脉冲电晕放电功率与电流保持一致的时间特性。实验测得脉冲电源的单次脉冲时间为0.01～0.1s,平均功率为5～30W;有效时间约10μs,有效平均功率为15～60kW,比平均功率大3个数量级。有效时间内脉冲电晕放电过程以较大功率向反应器注入能量,有效平均功率是表征有效时间内脉冲电晕能量有效注入过程的平均量,这是脉冲电晕放电过程中较普遍存在的一种特征。     

SF6气体中交流电晕放电电流及带电粒子的时空分布

SF_6气体中电晕放电微观物理化学过程的基础研究对于保障电网安全可靠运行非常重要。为此在负极性电晕放电脉冲形成机制研究工作的基础上,应用同样的针-板电极电晕放电的二维轴对称模型来研究交流50Hz下SF_6气体中电晕放电的微观物理化学过程,并采用在连续性方程中增加常数项和设置初始质量浓度这2种方法来模拟光电离,计算了交流电晕放电1个放电周期的电流及不同时刻带电粒子的时空分布。结果表明:在连续性方程中增加常数项模拟光电离能够获得负半周幅值附近的连续性电流脉冲,与试验结果更为接近;正负半周带电粒子的运动方向正好相反;电晕放电区域的高度为8mm,且有效放电半径≤0.20mm。放电区域的获取能够为进一步研究SF_6气体在交流50 Hz电晕放电中的分解产物的演化规律提供理论支撑。     

二维对称结构纳秒脉冲介质阻挡放电数值模拟

为具体分析放电过程中电场强度、电子密度、平均电子能量及鞘层的变化规律,通过简化化学反应动力学模型以及采用全时域漂移-扩散模型方程,对N2-O2混合气体的二维平行电极纳秒脉冲介质阻挡等离子体放电的发展演化过程进行数值模拟。计算结果发现:放电从电极处开始发展形成约化场强约为5×10-19 V?m2的强电场,高电压电极附近形成0.2 mm的鞘层区域,鞘层边缘存在数密度为1.6×1019 m-3的薄电子层,且其边缘分层结构与低气压辉光放电鞘层分层结构一致;电子沉积在介质表面,等离子体从强电场中获得的能量使得其在脉冲结束后的余辉过程中继续维持,进而有效地将能量耦合给等离子体。数值模拟结果表明,提出的简化化学反应动力学模型能够有效地模拟复杂的介质阻挡纳秒脉冲放电的物理过程及其各个物理参数的变化规律。     

有机太阳电池面临的机遇、问题和对策

在比较有机太阳电池与无机太阳电池不同工作原理的基础上,详细分析了限制有机太阳电池效率提高的瓶颈因素,结合介绍最新进展,指出了解决途径.并对未来发展趋势进行了展望.     

DY－5型亚微米电子束曝光机电子光学柱的一些问题

本文概要地比较了扫描电镜和电子束曝光机二者电子光学柱的异同。介绍了把一台ＡＭＲＡＹ系列电镜的电子光柱改造成ＤＹ－５型电子束曝光机电子光学柱所做的工作。最后给出了一组试验结果。     

电子束曝光系统的信号检测与处理技术

本文叙述了应用于可变矩形电子束曝光系统中的几种信号检测和处理技术以及在调试过程中的应用，简单介绍了系统工作时信号间的相互关系。     

Surface Structure of Oxygen Annealed Donor Doped SrTiO3(100) Single Crystals Studied with Spectroscopic Electron Microscopy

Heating 5at.% (on A-site) La-doped SrTiO₃(100) single crystals in an ambient atmosphere at 1300°C for 120 h results in the formation of insulating islands on top of the surface with typical dimensions of up to 50 m. The islands and the surface between them were investigated by spectroscopic Metastable Impact Electron Emission Microscopy (specMIEEM) and Photoelectron Emission Microscopy in order to determine its electronic and geometric structure.The comparison of specMIEEM results with MIES (Metastable Impact Electron Spectroscopy) spectra from stoichiometric SrO shows that the insulating islands, which most likely consist of SrO, are at least partly covered by another species, probably SrO₂. All these islands are surrounded by 2–3 m wide haloes. The electronic structure of these haloes is quite different from that of SrO and SrTiO₃ but similar to the electronic structure of TiO₂ or Ti₂O₃. It is suggested that the depletion of SrO from Ruddlesden-Popper (Sr _{n + 1}Ti _n O_{3n + 1}) phases results in the formation of SrO islands.     

空气放电中电子输运参数的计算与分析

为了求解空气放电中电子的各种输运参数,详细介绍了通过Boltzmann方程计算气体放电参数的数值算法。进而分析了约化电场(E/nair)对电子能量分布函数的影响,电子扩散系数、迁移率与约化电场的关系,电离反应系数与电子平均能量的关系。仿真结果表明,随着约化电场强度不断增加,电子能量分布函数中最大比例电子数向能量增加的方向移动;电子的扩散系数和迁移率与其他研究者的实验数据基本一致,误差<10%;电子平均能量>2eV时,电离反应系数与Maxwellian分布函数的电离反应系数基本保持一致,证明该计算模型的合理性,为建立可靠的等离子体流体模型奠定良好基础。     

中频真空电弧的等离子体特性

目前应用于未来多电和全电飞机（电流频率360～800Hz）的中频真空开关正成为研究热点,中频真空电弧理论的研究正不断深入。分析了电弧等离子体连续光谱的辐射理论,在假定中频真空电弧处于部分局部热力学平衡态（partial local thermodynamic equilibrium,PLTE）的基础上,结合实际光学通路的简化模型,得到通过双波段窄带连续光谱测量电子温度和电子密度的方法,然后设计了中频真空电弧的参数测量系统实现上述过程。该系统由添加了双波段窄带滤光片的彩色数字电荷耦合器（change．coupleddevice,CCD）摄像机和电弧图像数据分析程序组成,能够同时拍摄电弧图像并获取所需数据。在对光学通路模型进行标定后,利用该系统观测了中频（400、650和800H而电弧形态的演变,并测量了真空电弧的电子温度和电子密度,结果表明理论分析和实验过程有效。中频情况下,电弧主要呈现过渡态电弧和扩散态电弧2种形态。过渡态电弧演变迅速,并在电流峰值时刻转变为扩散态电弧。有效值约为8kA的中频电流在峰值时刻电子温度处于0．5～3eV之间,而电子密度量级为10^20-10^21 m^-3,这些与其他学者得到的电弧等离子体参数相符。     

基于电子激励解吸附原理的二次电子崩假说

系统阐述了基于电子激励解吸附原理的二次电子崩假说的核心论点,即绝缘体表层气体解吸附是导致闪络发生的关键,分析了假说中的阴极三结合点场致电子发射、二次电子崩产生、二次电子发射系数δ、绝缘体表面电荷、绝缘体表面气体解吸附等因素在闪络过程中的作用。     

基于CCD真空开关电弧等离子体参数诊断方法

为了实现对真空开关电弧等离子体参数的有效诊断,设计了真空开关电弧试验装置,建立了利用高速摄像CCD信号对真空电弧等离子体参数诊断的试验模型,并通过Abel变换和量子力学计算分析得到了等离子体参数中电子温度、电子密度数学表达式,最后结合算例验证了公式的有效性.     

EBW－4G系列齿轮电子束焊机的技术发展

由中科电气电子束部研制的ＥＢＷ－４Ｇ系列电子束焊机是适应大批量连续生产要求的齿轮专用电子束焊机。自１９８６年问世以来，已在十多个单位得到应用，获得了良好的经济效益和社会效益。本文对ＥＢＷ－４Ｇ系列焊机的技术发展作一简单介绍。     

电子束焊接技术的特点与应用

本文简介电子束焊接技术的特点、装置的类型与生产应用概况。