脉冲偏压下电弧离子镀等离子体负载的等效电路模型及其定量表征

为了解决电弧离子镀(AIP)工艺中脉冲偏压电源与AIP等离子体负载间的匹配问题,结合脉冲偏压下AIP工艺实验,运用等离子体鞘层理论、电路理论和仿真模拟技术,得到AIP等离子体负载本质上是由鞘层引起的容性负载,在电路中可以等效为电容和电阻相并联的单元;根据AIP等离子体鞘层演化的特性,将AIP等离子体负载的等效电容表征为与时间无关而只与脉冲偏压幅度和等离子体相关参数有关的量,AIP等离子体负载的等效电阻,可以在直流偏压下通过测量与脉冲偏压幅值对应的AIP等离子体负载电流来确定.经验证,本文建立的AIP等离子体负载的等效电路模型及其定量表征是有效性的.     

高频宽气隙介质阻挡放电负载特性研究

为了研究高频宽气隙条件下介质阻挡放电特性,实现电源和放电管之间的负载匹配。使用频率20~40 k Hz连续可调的全桥方波逆变电源作为主电路,采用脉冲宽度调制作为控制策略,利用高频变压器漏感和放电管等效电容进行阻抗匹配。重点研究了高频宽气隙放电特性,采用Lissajous图形法研究放电过程中等效电容,等效电阻等电学参数。研究结果表明,稳态工作时的放电负载可等效为电容电阻相串联的模型,随着放电负载两端电压的升高,放电管的等效电容增加;随着放电功率的增加,放电负载的等效电阻线性增加。     

射频激励铜离子激光器的功率消耗

通过对射频激励激光器放电电压、电流以及相位的精确测量，基于射频放电等离子体等效电路，得出等离子体总电阻(包括等离子体总电阻和鞘层电阻分量)，经非线性最小平方拟合分别得到等离子体电阻和鞘层电阻，进而定量地得到等离子体和鞘层功率消耗，鞘层电压以及鞘层厚度随放电电流变化的关系，借此可以诊断出射频放电处于α或γ放电。研究表明在中等气压氦气中随着气体压强的增加和电流的增加，气体的放电模式将从α放电为主转向γ放电为主。     

磁控溅射等离子体阻抗影响因素研究

了解等离子体阻抗在磁控溅射放电过程中的变化规律,有利于调控电源和负载之间的阻抗匹配,达到最大化利用溅射功率,提高镀膜质量的目的。为了研究磁控溅射镀膜工艺过程中等离子体的阻抗特性的变化趋势,本文采用V-I probe测量等离子体阻抗大小、极板负偏压等参数,研究了气体流量和溅射功率对等离子体阻抗特性的影响。结果表明,在本文的实验条件下,等离子体始终呈现为容抗特性。当气体流量增大时,受氩气的电离率影响,等离子体阻抗实部R呈现先增大后减小的趋势,阻抗虚部X受到鞘层的影响呈现先减小后增大的趋势。当溅射功率增大时,等离子体阻抗实部R受欧姆加热的影响一直增大,阻抗虚部X受到负偏压和鞘层的影响逐渐减小。     

脉冲偏压作用下MgO薄膜表面的荷电效应

采用脉冲偏压电弧离子沉积技术在玻璃基片上制备了透明的、具有择优取向的MgO薄膜。针对绝缘性薄膜表面的荷电效应,比较了脉冲偏压作用下鞘层对离子的加速时间(即鞘层的寿命)与脉冲宽度的大小以及偏压鞘层的初始厚度与离子穿越的距离的大小,讨论了不同占空比下偏压鞘层对离子的加速效应。利用X射线衍射及扫描电子显微镜对样品的观察结果表明,由于荷电效应,脉冲偏压幅值为-150 V,占空比在10%~40%的范围内,占空比的变化并不能改变MgO薄膜的微观结构和表面形貌。     

脉冲偏压对等离子体沉积DLC膜化学结构的影响

以乙炔为气源，用等离子体基脉冲偏压沉积（plasma based pulsd bias deposition缩写PBPBD）技术进行了不同负脉冲偏压条件下制备DLC膜的试验，通过X射线光电子谱（XPS）、激光喇曼光谱[Raman]以及电阻分析方法考察了负脉冲偏压幅值对DLC膜化学结构的影响，结果表明由-50kV到-10kV随负脉冲偏压降低，DLC膜中SP^3键分数单调增加，但当脉冲偏压为0时形成高电阻的类聚合物膜，说明荷能离子的轰击作用形成DLC化学结构的必要条件，键角混乱度和SP^2簇团尺寸与脉冲偏压之间不具有单调关系，在中等幅值负脉冲偏压条件下，键用混乱度较大且SP^2簇团尺寸细小。     

射频激励铜离子激光器的功率消耗

通过对射频激励激光器放电电压、电流以及相位的精确测量,基于射频放电等离子体等效电路,得出等离子体总电阻(包括等离子体总电阻和鞘层电阻分量),经非线性最小平方拟合分别得到等离子体电阻和鞘层电阻,进而定量地得到等离子体和鞘层功率消耗,鞘层电压以及鞘层厚度随放电电流变化的关系,借此可以诊断出射频放电处于α或γ放电。研究表明在中等气压氦气中随着气体压强的增加和电流的增加,气体的放电模式将从α放电为主转向γ放电为主。     

镁合金微弧氧化的负载模型及仿真分析

为了确定镁舍金微弧氧化负载对电源形式及参数的要求,基于电化学和电弧物理理论,对单极性和双极性脉冲输出方式下的负载波形进行分析,建立了负载等效电路模型。微弧氧化负载呈现极强的电容性,其负载模型可简化为1个电容和2个电阻等效的一阶RC系统。通过构造电阻可调的强制放电回路,用matlab软件对负载波形曲线进行参数拟合,对等效电路简化模型参数进行了定量分析。所得模型中电容和电阻的数值与计算机仿真结果相符。     

2.4GHz负电容电路设计及仿真

设计了一个应用于2.4 GHz频段的负电容电路,并对其进行了理论分析和仿真分析.与以往的负电容电路相比该电路使用一个基准电阻替代基准电流源,从而简化了电路;同时,电路中还引入了分压电阻,分压电阻的引入起到了稳定电路、降低功耗的作用.采用TSMC 0.25μm工艺,在ADS下进行仿真.通过对电路的优化,最后可以得到一个中心频率为2.45 GHz、带宽为1.2 GHz、最大容抗为2.8 kΩ的负电容电路;整个电路的功耗只有4.2 mW,预示着该电路具有很好的应用前景.     

射频磁控溅射制备SiO2膜

利用石英靶射频磁控溅射制备ＳｉＯ２膜的工艺，采用Ｌ型阻抗匹配网络，并计算得到了等离子体的等效电容及等效电导。指出射频功率密度是最重要的沉积参数，靶面自偏压及ＳｉＯ２膜沉积速度均随功率密度的增加而线性增加。     

被动湍流控制圆柱驰振能量收集的等效电路研究

为更好的预测驰振压电能量收获机的性能,首先建立了等效电路仿真模型(ECM)并通过实验验证,最大误差不超过10%。采用该方法分析了被动湍流控制(PTC)下圆柱驰振压电能量收集的仿真模型,且该方法可将驰振能量转化系统的质量-弹簧-阻尼(M-C-K)控制方程中各参数用等效电路的电子元件来表示,从而可以分析过往仿真手段所不能解决的直流电路耦合问题。其次,从能量收集效率角度分析了交流-直流等效电路中临界风速(Ucr)随外接载荷的变化规律,及输出电压与功率随不同风速和外界载荷的变化规律。结果表明,交流电路中Ucr随载荷的增大先增大后减小,直流电路中Ucr随载荷的增大逐渐减小。当风速达到Ucr的最大值时,驰振在任一电阻下均会发生。U≥Ucr时,驰振出现锁定现象,输出电压和功率均随着风速的增大而增大。当风速过大时,增长率有减小趋势。输出电压均随着电阻的增大而增大,功率随电阻的增大先增大后减小。相比于交流电路,直流电路的最佳负载由1.1 MΩ提高到2.0 MΩ,同时功率峰值从0.08 mW降低到0.04 mW。     

Numerical analysis of ion-implantation in target with a rectangular groove

Ion dynamics of pulsed plasma sheath during the plasma source ion-implantation (PSII) affects the resultant surface properties and structures. In this work, a two-dimensional fluid model is applied to the problem of computing ion dynamics in the sheath of a target with a rectangular groove. The evolution of sheath edge, x and y components of ion velocity on the target surface are simulated to describe the physics of sheath in PSII.     

船舶中压交流真空断路器结构抗冲击性能研究EI北大核心CSCD

船舶机电设备的抗冲击性能是考核设备战时生命力的重要指标。该研究采用冲击试验机试验和数值仿真方法研究了船舶中压交流真空断路器的抗冲击性能。研究结果表明:原样机在冲击试验后出现了由于结构变形引起的技术特性参数变化(断路器一相超程过小);样机模型的应力危险区域主要存在于底板和支撑底座,对该部分结构采用数值仿真方法(频域载荷)改进模型,改进后模型满足抗冲击性能要求;时域载荷作用下断路器模型的瞬态响应特性呈现为垂向响应较为剧烈,横向、纵向较为缓和,且在0.015 s内响应最为剧烈,于0.15 s趋于稳定;两种载荷作用下的模型响应结果较为接近,其中频域载荷应力值统计结果整体略大于时域载荷,选用频域载荷仿真计算更为保守。     

微弧氧化脉冲电源的负载模型及其定量表征

为解决微弧氧化(MAO)工艺中脉冲电源与负载间的匹配问题,基于电化学理论和参数拟合方法,建立脉冲电源作用下的微弧氧化电解槽负载的等效电路模型.首先采用电化学阻抗谱方法,得出电源的负载理论模型.通过测量负载的阶跃响应曲线并进行参数拟合,对实际工程应用中的等效电路模型进行定量分析,得出整个微弧氧化过程的负载模型各个参数的具...     

SMPDP等效电路模型的建立

等效电路模型研究方法是继流体力学模型研究方法之后,又一研究等离子体显示屏工作特性的重要手段,建立准确而简练的等效电路模型是实现此研究方法的前提和根本.本文研究了荫罩式等离子体显示屏(SMPDP)放电单元在气体放电前后工作特性的变化,提出了适用于SMPDP的等效电路模型.它主要由电容网络和晶闸管器件组成,能直接应用在电路模拟仿真软件中并得到与实际SMPDP工作特性相似的结果,为今后进一步研究和改进SMPDP提供了简便和有效的途径.     

考虑温升梯度影响的表贴式高速永磁电机转子强度分析

针对非导磁金属护套表贴式高速永磁电机的转子强度分析问题,基于弹性力学的平面应力模型,采用极坐标下的位移法,推导了考虑静态过盈量、转速以及转子温升梯度影响的转子强度解析解,并通过有限元仿真和试验验证了解析解的有效性.在转子强度解析解的基础上,进一步研究了护套厚度、静态过盈量、转速及转子温度等参数对转子应力的影响.仿真及试...     

等离子体交叉场调制开关导通过程的模拟与测试

以冷阴极等离子体交叉场调制开关为研究对象,将系统内放电过程中形成的等离子体视为电子与正离子构成的双流体,引入扩散系数与迁移率来表征电子流与离子流的运动,用离子产率来表征与流体密切相关的离子密度随放电时间的进行而发生的变化,耦合泊松方程来描述等离子体与外电场的相互影响,同时,将气体间隙的脉冲放电合理的与直流放电等效,并确定外电路各量之间的函数关系,利用Comsol软件对调制开关的导通过程进行了数值模拟,所得结果与实测结果吻合,证明了模拟脉冲放电中管内阻抗随时间的变化关系是准确的,从而说明本文所采用的模拟方法对气体放电器件的研制具有积极的指导意义。     

Pulsed Langmuir Probe Measurement of Ionization in a High-Pressure Plasma

Measurements with a negatively pulsed probe in an atmospheric-pressure high-density plasma over wide ranges of ionization density (1015-1018/meters3), probe voltage (10-400 volts), and flow velocity (5-40 m/s) have confirmed previous results obtained by Thomas, working at a single voltage and flow velocity in which the current initially falls off with a t-y dependence where y ? 0.58 and t = time. The results together with those of Thomas show good agreement with a theory based on a physical model involving space-charge controlled expansion of the sheath towards its final position. It is expected that this technique of probe operation will afford a simple and sometimes unique method of measuring ionization density with excellent spatial resolution, under high-pressure conditions where the plasma velocity relative to the probe is not accurately known (for atmospheric-pressure dc measurements this factor often becomes significant with flow velocities > 0.1-1 m/s).     

同步电机参数在线小扰动辨识技术研究

针对目前同步电机参数辨识方法存在的对输入扰动信号要求严、不能计及非线性因素等缺陷，对同步电机参数在线小扰动辨识技术进行了研究．构建了同步电机参数在线采集系统，建立了同步电机的恰当电路模型和状态方程，采用最大似然估计法在轻载和低励磁状态下辨识电机的线性参数，然后在磁路饱和状态下对饱和参数进行辨识修正，最后在大扰动的情况下，对参数和模型进行检验、修正．仿真计算结果与实测数据吻合较好，证明了文中所提出的同步电机参数辨识技术的有效性．