低功率水工质脉冲等离子体推进器的工作特性

为了解决Teflon脉冲等离子体推进器存在的性能低、有污染等问题,设计了以水为工质的脉冲等离子体推进器系统,并研究了它的主要工作指标的能量阈值.分析了水工质脉冲等离子体推进器系统的放电类型形成条件及原因,通过放电电压和电流测试实验,对工作能量阈值进行了实验研究,得到了稳定运行能量对应的储能电容值.实验结果表明:在足够高...     

预混甲烷/空气激光等离子体点火火焰传播与发展过程研究

基于平面火焰燃烧器设计并搭建了层流甲烷/空气预混燃气激光等离子体点火系统,研究了甲烷/空气预混燃气激光等离子体点火火焰传播与发展过程,发现将激光聚焦在层流火焰与扩散火焰交界面时点火成功率更高。通过大量重复性实验,获得了不同点火位置、当量比、入射激光能量下激光等离子体点火的成功率,发现贫燃、高激光能量更利于稳定燃烧火焰的形成。利用高速摄影技术获得了不同点火条件下火焰前沿位置随时间的变化规律,对火焰吹熄现象进行了研究,发现提高预混燃气当量比、增大入射激光能量能够降低火焰吹熄概率。     

TEA CO2激光器主放电延迟时间对效率的影响

介绍了TEA CO₂激光器火花针紫外预电离与主放电之间的延迟时间对激光器输出电光转换效率影响的实验研究结果。通过改变放电回路中的感抗值,可以改变预电离与主放电之间的延迟时间。实验结果表明:当预电离与主放电的延迟时间在200~600 ns范围变化时,激光器输出的电光转换效率存在最佳点,在注入能量相同的情况下,单脉冲能量从24.0 J提高到45.6 J,激光器的电光转换效率从8％提高到15％。经过进一步的参数优化,该激光器的电光转换效率最高可以达到17％以上。     

千瓦级微波等离子体质谱仪研究水体中锰元素

为了使微波等离子体电离源更好地用于分析水溶液中金属元素,本研究基于改进型千瓦级微波等离子体（KMP）电离源耦合线性离子阱质谱仪（LTQ MS）,在新型进样系统（Nafion H2SO4）下,研究水体中锰元素的质谱行为。锰元素的千瓦级微波等离子体质谱（KMP MS）特征谱图不同于传统的电感耦合等离子体（ICP MS）获得的特征信号,这可能有助于金属元素分析。使用KMP LTQ MS法分析水体中锰的络合物阴离子,证实锰的络合物阴离子是由流经KMP源中心管的水溶液在等离子体火焰中电离产生的,如NO3-。此外,解释了主要离子在多步碰撞诱导解离过程中特征碎片的形式,并在优化的条件下,使用锰的络合物阴离子二级质谱特征离子评估锰的检测限（LOD）为033 μg/L,线性动态范围涵盖至少2个数量级,在0~100 μg/L之间。因KMP源无Ar背景干扰,未来可将其与四极杆质谱结合,能够为水质检测提供新方法。     

砷的微波等离子体炬质谱行为探究

本研究将氢化物发生(HG)技术与微波等离子体炬(MPT)相结合,开发了一种针对砷元素的快速、灵敏的常压直接质谱分析方法,即氢化物发生-微波等离子体炬质谱(HG-MPT-MS)法,并在此基础上系统探究了不同电离条件下砷的质谱行为。在正、负离子模式下,砷具有显著区别于电喷雾电离(ESI)、电感耦合等离子体(ICP)等电离技术的特征质谱峰(如可实现分子电离,易与硝酸根等离子结合,甚至形成砷酸根离子的二聚体等),且背景干净、信号响应强,适用于对复杂样品中的微量砷进行直接质谱分析。此外,还研究了盐酸浓度对氢化砷信号强度和电离行为的影响,以及微波功率对砷电离行为的调控。与ICP相比,MPT在分析砷元素时具有极低的功耗和氩气消耗、软电离以及能量连续可调控等优势。结果表明,在1～500μg/L浓度范围内,砷浓度与其信号强度具有良好的线性关系,线性相关系数(R²)大于0.998,检测限为0.02μg/L,且各待测离子的信号稳定性和峰形均较好。     

不同摩擦系数对地铁列车曲线碰撞的影响

为分析不同摩擦系数对地铁列车曲线碰撞的影响,以某4节编组地铁列车为研究对象,建立其有限元模型。设计了动摩擦系数在0.05～0.5之间变化的6种碰撞工况,从碰撞能量转化、车辆点头姿态和车轮抬升量等方面,对地铁列车碰撞结果进行了详细的对比分析。研究结果表明,随着摩擦系数的提高,轮轨间滑移能逐渐增大,车体结构变形吸收的总内能变化不大,而防爬吸能装置和头车前端结构吸收的能量逐渐减少;碰撞能量转化、车辆点头姿态和车轮抬升量等增大或减小的趋势随摩擦系数的提高而逐渐变缓。     

含弹性环的机器人关节变刚度驱动器设计分析

针对机器人与人共享工作环境所带来的人机交互安全问题及工作能耗大、效率低等问题,提出了一种含有弹性环的机器人关节变刚度驱动器;运用解析法分析了弹性环的刚度特性,得到其理论最大偏转角为1.5°;通过碰撞和抛球实验验证了所设计的关节驱动器的实际缓冲和储能效果;结果表明:所设计的含有弹性环的机器人关节变刚度驱动器具有良好的吸收冲击的能力,最大偏转角约为1.7°,可有效保护碰撞发生时的人机安全。同时,储能效果明显,可提高能量使用效率。     

ICP光源中负载匹配箱的设计

阐述电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma,ICP)光源中负载匹配箱的设计方案,对等离子体产生过程中的负载阻抗变化进行深入分析。利用ADS软件对ICP光源负载阻抗的电路模型进行阻抗匹配仿真,根据仿真结果,提出等离子体产生过程中阻抗匹配网络的控制策略和参数范围。在多次等离子体的点火实验中,成功将氩气电离,顺利产生并稳定维持了环形球状等离子体火焰。     

微波热声成像技术及其临床诊断应用探索

微波热声成像(Microwave excited thermoacoustic imaging,MTAI)作为一种新型非电离以及非侵入性的医学成像技术,结合了深层组织穿透、微波成像高对比度和超声成像高分辨率的优点,因而在生物医学领域具有广阔的应用前景。MTAI以脉冲微波作为激发源,超声作为信息载体,基于生物组织内部的微波吸收差异,通过热膨胀效应实现能量从微波到超声的转换,获得被照生物组织内部的结构、功能性信息。本文不仅介绍了MTAI技术的基本原理、检测装置和成像算法,且梳理了MTAI技术在医学诊断中的应用现状,并针对MTAI技术面临的挑战以及未来发展趋势进行了展望。     

微波等离子氮化处理技术

日本微电技术研究所研制成功一种微波等离子氮化设备,其原理如图所示。将微波发生器(磁控管)所产生的2450兆赫的微波,经过波导管,再通过发射天线,将微波能量透过石英管辐射到装有零件的密封容器内,使等离子体中的活化氮原子     

双色激光场下太赫兹辐射能量的调控研究

提升太赫兹(THz)脉冲产生能量一直是近些年超快光学的研究热点之一。基于双色激光在空气中拉丝产生THz波的数值模型,在隧穿电离范围内,详细分析了双色激光场产生THz波的最佳参数组合以及其产生变化的物理机理,用于得到最强的THz波辐射能量。双色激光场组合的电场具有不对称性,其引起的快速振荡有利于电子的加速过程,进而产生更大电子数密度以及在沿拉丝距离形成了更强的累积净电流。当电子密度和净电流增加时,使得单点THz辐射更强,拉丝各点辐射的THz波相干叠加,于是在远场得到了更强的THz波能量。这些研究结果为不同激光产生条件下增强THz波辐射能量提供了详尽的参数分析及理论依据,重点研究了不同寻常波长组合及不同相对相位对激光拉丝产生太赫兹波的影响,对后续大幅增强THz辐射效率具有重要意义。     

Microwave Diagnostics for Studies of Electromagnetic Scattering by Fluorescent Lamp Plasma

This paper reports a related microwave diagnostic method that measures both the electron number density and the electron-neutral collision frequency,which are crucial to understand the behavior of microwave traveling in plasma.Arrays of standard commercial fluorescent lamp placed directly against each other in two rows are used to produce a plasma layer.Attenuations of microwave by plasma layer are studied experimentally in the frequencies of 1～8 GHz using a synthesized signal generator and a spectrum analyzer.Two wave-polarizations are under investigation:electric field of the wave is either parallel(E-wave)or perpendicular(H-wave)to the fluorescent lamp axis.The electron number density and the electron-neutral collision frequency of fluorescent lamp plasma are obtained by microwave diagnostics,for the purpose of analyzing microwave scattering characteristics by plasma.     

双色激光产生太赫兹辐射的调控机理研究

采用双色激光在气体介质中诱导产生太赫兹波的数值模拟方法,深入分析了各种激光参数对双色激光场产生太赫兹波的影响,目的是优化参数以实现太赫兹波辐射能量的最大化。模拟计算表明,双色激光的波长、相对相位、激光脉冲宽度等对瞬态电流和太赫兹能量都有调控作用,并且具有不同的规律性。此外,还通过分析激光电场、电子密度、光电流等相关因素,对双色激光场产生太赫兹波的物理机理进行了解释。该研究为在不同激光激发条件下提高太赫兹波辐射强度,提供了详尽的参数优化分析和理论支持,对后续大幅增强太赫兹辐射效率具有重要意义。     

混杂样品各组分顺次电离装置的研制与应用

本工作研发了能与质谱联用的混杂样品顺次电离装置,用于在分子层次获取样品中不同组分的分子结构、丰度以及空间分布等信息。本装置设计了包括试剂选择与混配、形貌显微分析、微量样品电解与电离等多个模块。在微型反应池内,不同溶剂选择性地溶出样品中物理化学性质各异的组分,在时序触发与智能控制模块的调控下实现混杂样品的顺次电离与质谱分析。利用该装置实现了对合金、矿石、生物样品中有机及无机组分的顺次检测,获得了丰富的组分信息,在材料、能源、地球、生命等科学领域具有良好的应用前景。     

双点火间隙等离子流火花塞的设计及其特征长度的研究

根据火花塞点火放电过程中三个阶段等离子流能量的变化,通过改变火花塞电极结构,增大带电粒子的动量进而提高火花塞点火性能。设计了双点火间隙电极结构的等离子流火花塞,该火花塞工作时两个间隙同时点火形成双火核,等离子流能量增大,火焰传播速度快,点火能量及起动性增强。放电测量结果为,当特征长度L＋=10mm,电极间隙h=1.0mm时,点火电压为19000V,最大峰值电流为200A,点火能量为103mJ。     

基于PDA和nRF401的乡村电能抄报系统的研究与设计

介绍了基于PDA和nRF401的乡村电能抄报系统的结构及工作原理,并对硬件构成和软件设计给出了比较详尽的叙述。该系统能实现乡村电量的抄报,并自动生成各种电量统计数据、交费单据等。使用结果表明：系统性能稳定可靠,安装简单,使用方便。     

Inverse-Magnetron Converter for the Diagnostics of a Partially Ionized Gas Flow

A sensor for the diagnostics of collisionless rarefied plasma was developed. The sensor is based on a through-type inverse-magnetron converter combined with ion and electron multielectrode probes. This makes it possible to measure the local concentrations of charged and neutral particles; ion, electron, and neutral temperatures; plasma potential; degree of plasma ionization and nonisothermality; mass velocity of the flow; electric field strength; and energy spectra of charged components.     

A calorimeter with a capacitive probe for measuring microwave energy

A calorimeter of simple design for measuring the total energy of microwave radiation is described. It operates in the energy range of 0.5 J to 6 kJ; water is used as the absorbing material. A capacitive probe is applied to measure changes in the water volume. The energy absorption factor of electromagnetic radiation in the range of 3–60 GHz is at least 0.9. The calorimeter is insensitive to radiation field nonuniformity over the absorber volume, and its response to microwave radiation is virtually instantaneous. The calorimeter is intended for measuring the radiation energy of beam plasma generators and generators with dielectric structures. Its design makes it possible to simultaneously measure the radiation energy and monitor the beam current.__________Translated from Pribory i Tekhnika Eksperimenta, No. 2, 2005, pp. 103–106.Original Russian Text Copyright © 2005 by Kiselev, Linnik, Onishchenko, Uskov.