微间隙击穿性能的研究

本文对微米量级微间隙的电击穿性能进行了研究,在制作出微间隙试样的基础上,改变微间隙所处环境气氛以及间隙距离,测试了不同条件下的击穿电压V相对于气体压强P的关系曲线,系统研究了N_2、O_2、Ar、He、Ne等环境气氛以及间隙距离对微间隙击穿性能的影响,对微间隙的静电击穿机制也进行了一些有益的探讨。     

微间隙击穿性能的研究

本文对微米量级微间隙的电击穿性能进行了研究,在制作出微间隙试样的基础上,改变徽间隙所处环境气氛以及间隙距离,测试了不同条件下的击穿电压V相对于气体压强P关系曲线,系统研究了N_2、O_2、Ar、He、Nc等环境气氛以及间隙距离对微间隙击穿性能的影响.对微间隙的静电击穿机制也进行了一些有益的探讨.     

基于FIB-SEM双束系统的纳尺度真空间隙电学特性原位实验装置

纳米尺度真空电气击穿与绝缘特性研究是高电压与绝缘技术领域的前沿课题.一方面,随着微纳尺度加工技术的不断发展,电气部件和电子器件的特征物理尺寸已经逐步降低到微米、纳米甚至是分子原子尺度,并且在军事和民用领域得到越来越广泛的应用;另一方面,传统的放电击穿理论和绝缘性能评价方法无法用来解释和预估微纳尺度的放电特性和绝缘水平.因此,本文基于聚焦离子束和扫描电子显微镜(FIB-SEM)双束系统,借助纳米压电位移技术和微弱电流测量技术,建立了纳尺度真空间隙电学特性的原位研究系统.该系统不仅能够进行微纳尺度(曲率半径为15 nm~10μm)金属电极的原位加工,材料组成成分的定量分析,而且可以实现纳尺度真空间隙(>20 nm)的放电特性研究,为纳尺度击穿规律和绝缘特性的实验研究提供了有力的支撑.     

海拔2000m以上的低气压条件对电子产品安全性能的影响

讨论了高海拔低气压环境对电子产品绝缘性能和温升的影响,给出了不同气压下击穿电压的修正值以及不同气压条件下电气间隙的修正值。通过对显示器和适配器在不同温度不同气压条件下的比较试验说明了气压对样品温升的影响。     

真空中电极间隙的预击穿特性研究

本文对真空中的预击穿特性进行了研究，分析了影响真空中电极间隙预击穿特性的因素，并对真空灭弧室的顶击穿特性进行了研究。     

真空灭弧室内部屏蔽罩间隙雷电冲击击穿特性的面积效应

随着真空灭弧室电压等级的提升，其内部屏蔽罩间隙的尺寸增加将产生击穿面积效应，这将成为制约真空灭弧室绝缘性能的关键因素之一。本文研究了真空屏蔽罩间隙在不同间距条件下雷电冲击击穿特性的面积效应，实验中采用了三种直径的典型屏蔽罩结构，直径分别为40、60和80 mm,电极材料为不锈钢。结果表明，在恒定间距条件下，随着有效面积的增加，真空屏蔽罩间隙的绝缘强度呈下降趋势，并且下降速度逐渐增大。当间距增大时，一方面任意有效面积下屏蔽罩间隙的击穿电压显著提升；另一方面，由于有效面积的增大对击穿电压的削弱作用逐渐降低。本文的研究结果不仅可以指导真空灭弧室内部屏蔽罩间隙的绝缘设计，也可以为具有不同电极结构真空间隙的绝缘评估提供理论依据。     

真空环境下飞秒激光制备的微构造硅的吸收和退火特性

在真空环境下利用飞秒激光制备的黑硅材料,其形貌与SF6气氛中制备的黑硅材料有着很大的区别。为了研究这种真空环境下制备的微构造硅的相关光学特性,通过改变入射脉冲能量研究其峰值变化以及吸收特性,发现当峰值达到一定高度时其对200~2 500 nm波段的光波有95%左右的吸收效率,这与SF6气氛中制备的微构造硅的吸收效率不相上下。最后对两种环境下制备的黑硅样品进行退火处理,发现真空环境下制备的黑硅材料比SF6气氛中制备的黑硅样品具有更好的耐退火性。这些结果对于利用真空环境下制备的微构造硅制作红外传感器具有重要意义。     

真空中均匀电场间隙发生介质击穿的概率

为了研究用真空作为绝缘介质的设备的绝缘可靠性,本文对真空间隙中击穿概率的分布进行了分析。并做了多次实验来研究试验方法、电极面积和电极材料对均匀电场间隙中击穿概率分布的影响。试验结果表明真空间隙的击穿概率分布可用一个临界参数通过维泊尔分布来阐明。而此参数表示临界击穿电压。为了能做出高可靠的真空绝缘设备,进行绝缘设计时要把刚才的位置参数这个重要因素考虑进去。位置参数与电极面积有关。这可能是由于微观隆起与微观粒子这些击穿弱点的存在概率与电极面积有关。     

真空中电极间隙的预击穿特性研究

本文对真空中电极间隙和真空灭弧室的预击穿特性进行了研究，分析了影响真空中预击穿特性的因素。     

基于二维PIC-DSMC的微间隙气体放电等离子体演化过程研究

准确的理解微间隙气体放电中非平衡等离子随时间的演化过程对于设计气体开关、微电子及其它等离子体器件有着非常大的帮助。通过二维PIC-DSMC耦合算法模拟了一个大气压氮气环境下微间隙平板电极发生气体放电时电子及离子的运动演化过程,得到了气体放电过程中平板电极间电子和离子数密度分布随时间变化的趋势,讨论了阳极附近电子云的形成与演变、阴极附近存在的鞘层以及电子和离子的速度及温度分布,最后将模拟计算得到的击穿电压与帕邢曲线及相关实验结果进行了对比,为相关等离子体器件的进一步发展提供了理论基础。     

Titanium nitride electrodes for micro-gap discharge

Titanium and titanium nitride (TiN) were used as thin film electrodes for a micro-gap discharge device. The titanium electrodes were fabricated by sputter deposition of pure titanium accompanied with a lift-off process. The TiN electrodes were prepared by nitriding the titanium electrodes with nitrogen plasma. Gas discharges between the electrodes at various argon pressures were characterized and their breakdown voltages were compared. Both the titanium and TiN electrodes have a minimum breakdown voltage about 220 V at a pressure spacing product (P·d) of 0.8 mbar·cm. The nitrided electrodes were more durable than the as-deposited titanium electrodes upon a DC discharge for 5 s or 200 cycles of electrostatic discharge.     

磁约束放电稳定性气体动力学的研究

分析了磁约束激光放电的气体动力学过程,对放电空间气体绕磁场轴切向旋转速度进行了推导计算,阐述了这种气体旋转流动对稳定激光放电的作用机制。     

一种可获得均匀辉光放电的封离式直流横向激励气体放电结构的研究

找到了一种可用数百伏直流电源激励的封离式横向气体放电结构,充入CO_2工作气体进行实验,获得了较大体积的稳定的均匀辉光放电。从理论上估算了此种结构和传统的封离式结构中一定注入电功率下工作气体的最高温度,指出了降低该温度的途径。     

雷达发射功率提高后放电管的改进设计

对某型机载火控雷达发射功率提高后放电管频发“击穿”故障进行了分析，在此基础上对放电管的改进设计进行了详细阐述，并给出了保护放电管(TRL)一体化设计结构参数的理论计算公式，在大量试验分析研究的基础上，成功地研制了PTR TRL结构的新型放电管，解决了工程应用的实际问题。     

新颖的微空心阴极放电及其性质研究

介绍了微空心阴极放电(microhollow cathode discharge,简称MHCD)的特点,根据MHCD的基本结构设计了—种新的放电结构:它由一个电源和一个可变电阻器构成“微空心阴极维持的辉光放电”,MHCD作为放电的阴极,金属针作为放电的阳极。利用该放电结构进行了空气的放电实验,产生了高气压大体积高电流密度的辉光放电等离子体,用于工业上的多种等离子体加工中;如果用稀有气体放电则能够用来作为微型准分子激光器的增益介质。在200Torr气压下,获得了稳定的空气直流放电,等离子体中电子密度估计在1011到1012cm-3之间,测得放电电流范围;8mA-30mA。测得放电V-I特性曲线,它有典型的微空心阴极维持的辉光放电的特点.估计的气体放电温度为2000K左右。     

低气压毛细管放电特性研究

利用一台毛细管快放电X射线激光装置．研究了预脉冲作用下氩气和氦气在10～120Pa压强范围内对毛细管放电的击穿特性。实验结果表明只有10～15kV放电电压才能将内径为3mm．长度为90mm的毛细管中10～120Pa的氩气击穿，同时电极表面的形态对击穿电位也有较大影响。对预、主脉冲作用下毛细管放电规律及Z箍缩过程中阻抗变化规律进行了研究，发现不同长度的氩气柱在箍缩过程中的阻抗变化趋势基本相同。不同长度、不同放电电压情况下，毛细管阻抗均达到最小值5n左右．同时电流达到峰值。该结果为在相同放电电压下．对不同长度毛细管放电获得相同的电流峰值提供了可能。     

射频激励平板CO2激光器放电机理的理论研究

本文以气体放电理论为基础，利用简化模型推导出射频激励平板CO2激光器气体放电击穿电压的数学关系式，指出影响激光气体放电击穿的几个物理参量。通过对激光气体放电进行数值模拟，得出放电等离子体电压－电流密度特性曲线，讨论了影响该曲线的物理因素，描述了放电等离子体的物理结构模型。把理论结论与相关实验测试结果比较，二者符合一致。     

无声放电等离子体及其应用

无声放电等离子体是一种非平衡态子体，它可用于等离子体化学、紫外与真空紫外光源以及气体激光器激励等方面。本文将概要介绍无放电及其应用的研究进展。     

紫外预电离TEA CO2激光器放电过程的数值模拟

建立了一数值模型模拟紫外预电离TEACO2激光器的放电过程。结合放电电路分析了激光器的动态放电过程,综合考虑了气体放电中所发生的电离、吸附、复合等粒子反应,得到了电子密度、放电电流及放电电压随时间变化的波形,并将模拟结果与实验结果进行了对比。此外,还模拟并分析了放电回路中部分参量对放电特性的影响,获得了有利于激光器稳定放电的条件。