关键参数对空气中激光引致热核特性的影响规律研究

针对纳秒脉冲激光能量在空气中沉积的等离子体热核演化问题,利用两种不同分辨率的高速相机,搭建了高分辨率的纹影系统。所获得的纹影实验结果很好地展示了激光能量沉积初始时刻的演化过程,并研究了激光能量大小和透镜焦距这两个关键参数对激光引致等离子体热核演化过程的影响规律。实验结果表明激光沉积能量越大,等离子体热核的尺寸越大,但是可能存在激光能量沉积的饱和现象。另外,激光能量越高、透镜的焦距越短,激光能量沉积之后环境冷空气穿透热核的时间就越晚,意味着等离子体热核维持稳定的高温低密度气团的时间越长,这可以为激光致等离子体主动流动控制的相关研究提供充足的反应时间。     

激光等离子体热核与激波相互作用的流动特性研究

激光等离子体热核与正激波相互作用是复杂激光减阻科学问题中最基本的物理现象。建立了基于激波管和激光能量沉积的实验平台，利用高精度纹影系统捕捉了激光等离子体热核在正激波冲击下的流动结构特性。实验结果表明:激光等离子体热核界面变形，弯曲并最终形成双涡环结构，展向尺寸迅速增大然后降低并逐渐稳定在7.7 mm左右，流向尺寸先降低然后在激波离开热核之后以114.3 m/s的速度线性增长，从微观层面进一步揭示了激光减阻机理，对等离子体主动流动控制的相关研究具有很好的借鉴参考价值。     

关键参数对激光等离子体热核与激波相互作用过程的影响规律

针对激光减阻中激光等离子体热核与正激波相互作用物理现象,运用高精度纹影测量技术研究分析了激光等离子体热核在正激波冲击下的流动结构特性,获得了激光能量与激波速度两个关键因素的影响规律。实验结果表明:在正激波的冲击下,热核宽度呈先上升然后稳定并有减小的趋势,入射激光能量越高,热核在激波冲击下的宽度越大;热核的长度在正激波冲击下迅速减小然后以固定的速度线性增长,增长速度约为入射激波速度的19%。研究结论可为实际应用中有效增强减阻效果和延长持续时间提供依据,相关方法和结果对激光等离子体主动流动控制研究也具有很好的参考价值。     

纳秒脉冲激光能量沉积激波减阻机理数值研究

为详细揭示纳秒单脉冲激光能量沉积激波减小波阻的机理,分别研究了单脉冲激光能量沉积与正激波相互作用、单脉冲激光能量沉积与弓形激波超声速流场相互作用。鉴于常用数值模拟方法不考虑空气的离解和电离,不能合理模拟激光能量沉积诱导等离子体热核的空间分布,采用泪滴形能量分布,且耦合有限速率化学反应模型,所得到的激波和热核演化过程的数值模拟结果与实验吻合程度高,验证了所提出模拟方法的合理性。分别选取马赫数为1.92条件下的正激波和弓形激波,入射激光能量大小为10.1 mJ和12 mJ,研究表明:单脉冲激光能量沉积诱导形成的等离子体热核通过正激波后,形成上下对称的涡环结构;在弓形激波条件下,在波后形成的低压涡环引起波阻减小,这是激波减阻的主要机理。     

激光减阻机理研究进展

激光等离子体减阻技术对于高超声速飞行器减阻隔热和提高飞行器性能具有重要意义.介绍了脉冲激光减阻研究的数值计算模型和实验研究方法;总结了激光等离子体减阻机理;讨论了入射激光能量、能量沉积位置和流场马赫数等关键参数对减阻性能的影响规律.针对目前研究现状,提出通过等离子体热核建立关键参数与激光减阻效果间联系的建议.     

用激光等离子体离子流对惯性热核聚变靶直接点火

1 引言惯性热核靶的直接点火概念[1，2]是将两个同步脉冲能源（驱动器）对靶的作用在时间上分为热核物质的压缩和加热过程。作用的第一个压缩驱动器用于靶物质按照“冷绝热曲线”缓慢压缩，第二个点火驱动器应保证在不超过初始触发区惯性约束时间内快速加热压缩热核燃料，并触发自持热核燃烧波。上述点火法可将达到点火阈值的DT等离子体能量降至20~50 kJ级，并将触发高增益系数燃烧波的等离子体能量降至0.3~1 MJ。直接点火还有另一个重要优点，它对惯性热核聚变问题是决定性的。问题在于，当试图形成球面靶压缩时仅靠流体动力学积聚形成触…     

90nm硅栅过刻蚀工艺中功率对等离子体性质的影响

通过实验对适用于90nm多晶硅栅刻蚀工艺中过刻蚀阶段等离子体的性质进行了研究分析.实验采用满足200mm硅晶片刻蚀的电感耦合多晶硅刻蚀设备,借助等离子体分析仪器(朗缪尔探针)进行实验数据测定,得到了等离子体性质与功率、气体流量等外部参数的关系.实验表明在射频功率增加的过程中,能量耦合系数处于一个相对稳定的常值;当等离子体处于局部加热状态时,绝大部分的电子处于附着状态,维持等离子体的电子数目相对减少.等离子体中的射频能量耦合空间随着射频功率的增加,分布状态会变得更加一致化.     

90nm硅栅过刻蚀工艺中功率对等离子体性质的影响

通过实验对适用于90nm多晶硅栅刻蚀工艺中过刻蚀阶段等离子体的性质进行了研究分析.实验采用满足200mm硅晶片刻蚀的电感耦合多晶硅刻蚀设备,借助等离子体分析仪器(朗缪尔探针)进行实验数据测定,得到了等离子体性质与功率、气体流量等外部参数的关系.实验表明在射频功率增加的过程中,能量耦合系数处于一个相对稳定的常值;当等离子体处于局部加热状态时,绝大部分的电子处于附着状态,维持等离子体的电子数目相对减少.等离子体中的射频能量耦合空间随着射频功率的增加,分布状态会变得更加一致化.     

媒体扫描

Z箍缩热核反应产生1010个中子桑迪亚国家实验室的研究人员,于2003年4月13日在费城召开的美国物理学会议上宣布,该室的Z机已获得可产生热核中子的稠密热等离子体,为获得受控核聚变提供了可能性。置于巨型Z机靶中的BB尺寸氘丸,已通过聚变反应释放中子。压缩后产生中子的稠密等离子体是实现点火的重大步骤,在此水平上,聚变反应可自持进行。以后建造更大能量的Z机可使聚变有更高的中子产额。Z机可将低密度等离子体约束在巨大的磁场中,如托卡马克;也可将强光聚焦于靶上或其周围,如激光聚变。但后者仅以极精确的定时,将电能施加于巨脉冲上,产生…     

ICP源MOSFET射频振荡器

介绍了ICP（感应耦合等离子体）C类射频振荡器的设计和调试结果.低温等离子体的应用已经非常广泛.以感应耦合方式将射频能量送入中性气体中激发等离子体,已经成为重要的等离子体源类型之一.传统的功率射频发生器大多使用电子管,体积大,也比较笨重.在射频发生器和等离子体装置之间需要设置射频传输线和匹配箱.以MOSFET代替传统的电子管作为有源器件组成的振荡器,体积很小,可以与等离子体源直接连接,省去了射频传输线和传输线终端的匹配箱.振荡器的频率为13.56 MHz,输出功率为200 W.试验结果达到了设计要求.     

全固态射频等离子体源中阻抗匹配技术的研究

本文分析了全固态射频等离子体源的基本结构。当等离子体工作在27.12MHz的频率时,必须使用阻抗匹配技术才能使射频电源输出的能量全部传输到负载上。本文介绍阻抗匹配原理,分析经典匹配方案,以及常见的阻抗匹配网络,提出通过负载牵引技术和L形阻抗网络实现阻抗匹配,并通过ADS软件仿真验证方案正确性。该方案适用于全固态射频等离子体的大功率射频放大器中。     

基于小波包的激光冲击强化声学诊断方法探索

为了对激光冲击强化过程和材料的强化效果进行监控,提出了一种基于等离子体声波的声学诊断方法。通过利用小波包对于所探测到的等离子体声波信号进行能量分布和相关性分析,总结了等离子体声波信号的频域特征以及约束层对于声波信号的影响。     

利用射频与高压直接耦合等离子体注入进行不锈钢表面改性

介绍了一种新的等离子体离子注入在不锈钢表面改性上的应用.将高压脉冲和射频脉冲直接耦合到工件上,不需外部等离子体源,利用工件自身加射频产生等离子体,随后施加高压对不锈钢表面进行了注氮处理.XPS分析显示,在基体表面有氮元素存在,说明实现了射频与高压直接耦合的离子注入效果.进一步研究表明,等离子体离子注入后,在不锈铜基体表层形成了Cr2O3以及CrN,FeN等硬质相,因此处理后的试件耐摩擦、磨损和耐腐蚀性能得到了较大提高.同时研究显示,射频脉冲宽度或射频与高压相位的改变对摩擦系数影响不大.     

强紫外辐射闪光灯

在磁约束热核研究用的稠密等离子体装置的基础上研制成的闪光灯，可以为激光器泵浦提供大功率紫外脉冲。虽然迄今实验的重点仍然是用250~290毫微米辐射去泵浦碘激光器，但据美国航空航天局兰利研究中心的李(J. H. Lee)谈，这种闪光灯完全可以作些改进，那时就能用短至0.1~0.2毫微米的波长去泉浦激光器。     

射频激励铜离子激光器阻抗特性实验研究

利用自行研制的传感器和测量装置 ,通过对射频放电电压电流以及其相位角的测定 ,结合放电管的等效电路 ,对射频激励激光器阻抗特性进行研究 ,得出射频激励激光器等离子体的伏安特性曲线 ,以及等离子体电阻、容抗与气体压强、放电电流之间的实验曲线。     

射频放电激励激光器阻抗特性实验研究

利用自行研制的传感器＾「１」,通过对射频放电电压电源以及其相位角的精确测定,结合放电管的等效电路,对内置电极射频气体放电激励激光阻抗特性进行研究,得出内置电极射频气体放电激励激光器等离子体的伏安特性曲线,以及等离子体电阻和气体压强、气体放电电流之间的关系。     

同轴射频激励CO_2激光器的热效应研究

通过求解放电等离子体中的带电粒子密度和能量的平衡方程、电流连续性方程以及热传导方程 ,研究了同轴射频 (RF)激励CO2 激光器中放电混合气体的温度效应 ,分析了有关放电参数对温度分布的影响。     

常压射频激励低温冷等离子体刻蚀光刻胶

介绍了一种新型的常压射频激励低温冷等离子体喷射装置,利用电流和电压探针研究了该等离子体的放电特性,利用热电偶研究了喷射出的等离子体束流温度,得到其放电与传统的真空室中电容耦合放电具有一致的特性.利用该等离子体装置在大气压下对AZ9918光刻胶进行了干法刻蚀实验,用电镜观察了刻蚀留胶前后硅表面的效果,研究了放电等离子体功率以及衬底温度对刻蚀速率的影响,在放电功率为300W时,得到刻蚀速率接近500nm/min.     

常压射频激励低温冷等离子体刻蚀光刻胶

介绍了一种新型的常压射频激励低温冷等离子体喷射装置,利用电流和电压探针研究了该等离子体的放电特性,利用热电偶研究了喷射出的等离子体束流温度,得到其放电与传统的真空室中电容耦合放电具有一致的特性．利用该等离子体装置在大气压下对AZ9918光刻胶进行了干法刻蚀实验,用电镜观察了刻蚀留胶前后硅表面的效果,研究了放电等离子体功率以及衬底温度对刻蚀速率的影响,在放电功率为300W时,得到刻蚀速率接近500nm/min．     

同轴射频激励CO2激光器的热效应研究

通过求解放电等离子体中的带电粒子密度和能量的平衡方程、电流连续性方程以及热传导方程,研究了同轴射频(RF)激励CO2激光器中放电混合气体的温度效应,分析了有关放电参数对温度分布的影响。