一种新型组合谐振腔微波等离子体炬

微波等离子体电子密度大，电子温度高，在材料合成、有害气体消解、光谱分析等领域有着广泛的应用前景。本文提出了一种新型的组合谐振腔微波等离子体炬，利用一个微波源通过功分器后分别激励两个不同的谐振腔，微波馈入谐振腔后，在谐振腔内产生驻波，在驻波波腹处电场强度最大完成等离子体的激发，实现在较小微波输入功率、大气压下的空气击穿并形成大体积的等离子体火焰。通过对谐振腔结构尺寸优化，使谐振腔内的电场强度达到激励和维持微波等离子体的要求。     

双层等离子体对6 GHz高功率微波防护实验

针对高功率微波对电子设备的安全威胁,设计了一种双层柱状等离子体阵列对高功率微波进行防护。其中单根等离子体柱的直径为25.4 mm,长度为600 mm,等离子体频率与碰撞频率可进行控制。利用搭建的实验测量系统,研究了微波极化方向、等离子体电子密度、放电单元层数等因素对高功率微波透射衰减的影响。实验结果表明:当高功率微波未激发等离子体产生非线性效应时,TM极化时的防护效果优于TE极化时的防护效果,且能量衰减分别可达20.9 dB和14.7 dB;随等离子体电子密度增大,微波透射功率减小,防护效果增强;由于层间反射作用,双层等离子体对高功率微波的透射衰减远大于单层等离子体衰减值的两倍。     

微波气体击穿过程的模拟计算

本文利用流体模型,将无外加恒定磁场的等离子体当作各项同性的有耗媒质,求得圆柱腔结构中的微波场分布。耦合电子、离子运动的流体方程,对微波等离子体的初始形成过程进行了数值模拟计算。结果表明,在电离的初始阶段,电子、离子密度分布与场分布同步。同时,存在一关键电子密度。超过此密度后,微波场在表面快速衰减,气体电离主要在表面进行。     

微波激励CO_2激光器表面波放电特性的分析

提出一种放电结构和理论模型，对表面波发生器的表面波放电等离子体特性进行了分析。在给定的工作气压、注入微波功率及所吸收的外场功率情况下，利用这一理论可以求出放电管内电子密度、电子温度以及微波电场强度的绝对值和径向分布。分析表明，这种放电结构很适于ＣＯ２激光器高效率的微波激励。     

钨电极辅助微波等离子体水蒸汽制氢的多物理场计算

通过电磁场和等离子体场耦合的方法对钨电极辅助微波等离子体制氢过程进行多物理场耦合计算,并对制氢过程中的电子密度、电子温度、氢气和水蒸汽的浓度进行计算.计算结果表明,在10-16 s到10-15 s过程中,电子密度和电子温度增加并由电极向四周扩散,氢气浓度缓慢增加.在10-15S到10-14S过程中,电子密度和电子温度分...     

一种基于矩形波导缝隙天线的微波低压等离子体装置

低压等离子体以其放电面积大、均匀性较好、适用于大规模工业应用等优势备受关注。相比于低频等离子体,微波激发的等离子体在电子密度、电离度、活性和装置能量利用率方面性能更优越,应用场景更广阔。本文基于矩形波导缝隙天线及谐振腔结构,设计了一种工作于2.45 GHz的微波低压大面积均匀等离子体装置,为增加等离子体的激发面积且使其更均匀,在馈波波导与反应腔体间设置了多个漏波缝隙,并优化了缝隙的位置和大小,使得腔体内部电场更加均匀。仿真结果显示,优化后反应腔体内部电场分布均匀性良好。实验测试结果表明,反应腔体内部不同位置的等离子体电子密度和等离子体电子温度均呈现均匀状态,证明了该装置激发产生了均匀等离子体。     

非均匀等离子体包覆平板模型微波反射功率测量与分析

介绍了等离子体隐身技术的原理性试验。在大气环境中利用已有的微型固体火箭发动机作为等离子体发生器进行试验,控制发动机喷流流场中的电子密度分布,采用微波反射仪测量金属平板在有无以及不同电子密度喷流包覆情况下的微波反射功率。试验结果表明,峰值电子密度为1011 e/cm3的非均匀等离子体对9.5GHz的微波具有明显的吸收作用,并且试验结果和数值计算结果吻合较好。通过试验,验证了等离子体隐身的特性,为下一步开展等离子体隐身研究打下基础。     

高功率微波对等离子体限幅器加热效应分析

等离子体限幅器利用入射的高功率微波电离气体,产生等离子体;该等离子体反射和吸收微波能量,保护电子设备不受来袭高功率微波损毁.基于射线跟踪理论,研究高功率微波透射功率随等离子体频率和电子碰撞频率的变化规律,分析加热效应对等离子体限幅器件防护性能的影响.对于长脉冲高功率微波,计算结果表明:随着温度升高,等离子体频率增高,使得微波透射功率减小,防护效果得以改善.在低气压限幅器中,考虑电子碰撞频率影响,选用Xe作为电离气体产生等离子体,能使限幅器更有效地发挥效能.     

一种新型高效率微波等离子体炬

微波等离子体具有无电极、电子密度大、电子温度高和能量效率高等优势,广泛应用于日常生活、能源、化工和材料等领域,但是目前微波等离子体装置作用距离短,效率低,因此等离子体在腔体中停留时间较短,很难发挥出更好的性能,限制了等离子体在工业领域很好的应用.本文提出了一种新型等离子体炬结构,电磁波通过波导馈入圆柱腔体,能量在圆柱腔...     

小功率微波微等离子体源的集成研究

提出了一种小功率集成微波微等离子体源的结构,通过平面微带渐变螺旋电感耦合线圈激励微波微等离子体。研究表明,该集成微波微等离子体源具有频率可调、功率可调的特点,频率范围为2. 3 ~ 2. 6GHz,输出功率范围为20 ~40dBm。在频率为2477MHz、空气真空度为3. 7 Torr,输入功率为2. 15W 时,平面微带渐变螺旋电感耦合线圈能较好激励起微波微等离子体,这为微波微等离子体源的小型化研究提供了基础。     

气体激光器圆柱形微波激励谐振腔的微扰理论分析及其应用

导出了工作于ＴＭ０１０模的圆柱形微波等离子体腔中等离子体与腔谐振频率关系的精确解析式和微扰近似公式，比较结果表明：在微波激励低气压气体激光器中微扰理论可相当精确地分析微波等离子体对腔的扰动效应。给出了消除等离子体与管壳的扰动引起的腔失谐的方法，从而在气体激光器中成功地形成了稳定与均匀的微波等离子体和稳定的激光输出。用微扰理论使此腔又具有测量等离子体电子密度和管壳微波介电常数的功能     

含氮量与微波频率对微波等离子体活性粒子的影响

利用前期自主设计的基于同轴结构的微波大气压等离子体源研究了含氮量和微波频率对等离子体性质,特别是对活性粒子种类及其浓度的影响.实验系统所用的工作气体(氩气)总流量为15 L/min,其含氮量分别设为0、0.3、0.4、0.6、0.8 L/min,微波驱动频率为2450和5800 MHz.光谱测量发现,这些条件下激发所得...     

微波谐振腔测量气体激光器电子密度

微波谐振腔方法广泛地用来测量气体激光器的电子密度.当等离子体置入微波腔后,由于放电等离子体对微波腔频率的微扰,引起谐振腔共振频率漂移及Q值变化,而频率漂移及Q值变化,又与等离子体的电子密度及空间分布、电子瞬间跃迁碰撞频率和它的空间分布等参数密切相关.由一级微扰理论,共振腔频率漂移(?)ω与具有电导σ的等离子体的关系如下:     

一种915MHz紧凑型肖特基二极管微波整流电路

为了提高射频标签(RFID)中基于肖特基二极管微波整流电路的效率,采用微带结构实现了一种915 MHz紧凑型的整流电路。该微波整流电路具有质量轻、尺寸小、整流输入功率动态范围大等特点,设计的仿真和实验结果显示:输入微波功率在13 dBm~22 dBm的情况下,均获得了高于60%的整流效率。通过完善改进电路,可以进一步提高整流的效率,并应用于微波无线能量传输或大型RFID的微波整流天线。     

微波放电等离子体源的研究

利用电子迴旋共振(ECR)的原理,在10-310-1Pa的低压强下,已成功地产生了高活性,高密度的微波等离子体。运用静电探针装置,研究了N2、Ar放电中微波功率、气体压强对等离子体参量的影响,并对放电等离子体进行了质谱分析。     

小功率平面螺旋电感耦合微波等离子体源的研究

 本文提出一种基于平面螺旋微带的2.45GHz小功率电感耦合微波等离子体源,根据等效变压器耦合模型分析等离子体源的谐振特性,通过微波等离子体吸收功率与等离子体阻抗之间的关系,研究不同气压条件下的放电规律.研究表明,在低气压条件下,输入功率不超过220mW时,空气开始放电;而在常压条件下,输入功率不超过1.5W时,氩气开始放电;随着微波等离子体的激励,小功率微波等离子体源的谐振频率和S参数都发生变化.这为电感耦合微波等离子体源的小型化研究提供了理论基础.     

微波—碳还原法处理二氧化硫（SO2）的研究

本文报道一种不用催化剂采用微波－碳还原法处理二氧化硫（SO2）的新方法。讨论了气体流量、反应器温度、微波功率和施加微波时间对二氧化硫和活性炭发生还原反应的影响。比较了连续施加微波和间歇施加微波两种方式下二氧化硫与活性碳发生化学反应转化为无公害的二氧化碳（CO2）气体和单质硫（S）的效率，研究结果表明，微波功率和反应器的类型及升温速率对二氧化碳的去除率影响较大，在连续施加微波时，二氧化硫的支除率可达95％以上，此外还对二氧化硫与活性炭反应的产物进行了表征。     

微波化学反应器内等离子体空间温度的测量研究

针对矩形波导微波化学反应器,在低气压,低功率,纯甲烷微波放电情况下,用朗缪尔探针测量了石英反应管内等离子体的分布,用热偶计测量了微波等离子体在空间的温度分布。在谐振腔中心位置,等离子体的空间温度可以达到829℃;而在等离子体边缘区域,空间温度仅为78℃。     

110 GHz高功率微波在大气击穿等离子体中的传输、反射和吸收

高功率微波极易引起大气击穿, 而伴随产生的等离子体将对微波传播特性产生很大的影响.基于电子流体模型, 研究了一个大气压下110 GHz高功率微波在大气击穿等离子体中的传输、反射和吸收特性.模拟结果表明, 大气击穿等离子体结构在空间呈丝状分布, 其与实验现象符合得很好; 由于大气击穿等离子体是时变的, 其对微波的反射和吸收也是时变的; 随着时间的推移, 等离子体吸收功率逐渐增加直至达到饱和水平, 且其远大于微波反射功率; 当减小入射电场时, 等离子体对微波的反射变得更低.将110 GHz微波击穿阈值的模拟结果与实验数据进行对比, 发现两者吻合得很好.     

微波辐照猪肉透热深度影响因素和表面变化

生物组织吸收微波辐照的影响因素及微波辐照效率是临床上进行体外辐照治疗时需要考虑的重要问题之一。以猪肉样本块为研究对象,用频率为2450 MHz 的微波,通过控制辐照的3 个变量(时间、功率、距离),分别探测了表层、透热最深层的温度和微观组织形貌变化。实验结果表明:增大辐照功率提升上表面温度效果最明显;根据不同深度位置的温度变化曲线,当上表面达到一定温度后才产生透热深度;从理论上解释了由于极化和弛豫现象而使上表面温度影响透热深度的原因,并由热传导方程的推导公式,验证了控制辐照影响上表面温度能够间接影响透热深度的实验结果,为微波辐照热疗中温度控制的进一步研究提供基础。