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微放电试验中种子电子加载方法比较

强激光与粒子束 2018年第6期30卷 96-101页

作者：王新波崔万照魏焕何鋆孙勤奋中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室西安710100 西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室西安710049

为改进微放电试验的有效性,针对微放电试验中种子电子的加载方法进行了研究,介绍了辐射源、紫外光源、电子枪三种加载方法,并说明和比较了上述方法的优缺点和适用范围。接着重点介绍了两种辐射源加载种子电子的方法:β衰变和γ跃迁,并... 详细信息

为改进微放电试验的有效性,针对微放电试验中种子电子的加载方法进行了研究,介绍了辐射源、紫外光源、电子枪三种加载方法,并说明和比较了上述方法的优缺点和适用范围。接着重点介绍了两种辐射源加载种子电子的方法:β衰变和γ跃迁,并对两种方法加载种子电子的特性进行了定量分析。所得结果表明,基于β衰变的^(90)Sr及同时进行β衰变和γ跃迁的^(137)Cs均可产生能够穿透毫米量级铝质微波部件壁厚的不同数量的种子电子,适合用于微放电试验中的种子电子加载。

关键词：微放电试验种子电子辐射源电子枪

磁暴期间地球外辐射带种子电子通量的演化特征

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磁暴期间地球外辐射带种子电子通量的演化特征

作者：王旭山东大学

学位级别：硕士

磁暴期间地球外辐射带电子通量会发生剧烈变化,能量电子会对在轨卫星和宇航员造成伤害,所以研究地球外辐射带电子动力学具有十分重要的意义。过去的工作研究了磁暴期间太阳风参数和地磁指数对于地球外辐射带电子通量的影响。本工作先研... 详细信息

磁暴期间地球外辐射带电子通量会发生剧烈变化,能量电子会对在轨卫星和宇航员造成伤害,所以研究地球外辐射带电子动力学具有十分重要的意义。过去的工作研究了磁暴期间太阳风参数和地磁指数对于地球外辐射带电子通量的影响。本工作先研究了磁暴主相期间种子电子通量变化量与南向行星际磁场、太阳风电场以及磁暴主相持续时间之间的关系。利用范艾伦探测器得到98个磁暴事件的通量数据,并将所有事件分为通量衰减型事件,通量增加型事件和通量强增加型事件,发现:1.对于通量衰减型事件,大多数事件的主相持续时间小于12小时,且南向行星际磁场和太阳风电场也较弱(-15 nT12h)的事件的南向行星际磁场和太阳风电场较弱(-23 nT种子电子通量的变化。以上工作并不清楚磁暴主相之后,种子电子通量如何变化以及种子电子通量的变化对于相对论电子通量的影响。所以又将45个磁暴事件按照磁暴强度以及主相持续时间分为中等且短事件,中等且长事件,强且短事件以及强且长事件,使用时序分析法研究各类事件种子电子以及相对论电子通量的演化特征,发现:1.对于中等且短和强且短的事件,种子电子通量可以超过磁暴前的水平,且通量峰值出现在磁暴峰值附近。2.对于中等且长和强且长的事件,种子电子通量在主相期间大幅度增长。3.对于中等且短的事件,MeV电子通量一般不会超过磁暴前的水平,而在强且短的事件中,MeV电子通量可以超过磁暴前的水平,且增加时期是在恢复相。4.对于中等且长的事件,MeV电子通量在L*≥ 4.0处可以超过磁暴前的水平,对于强且长的磁暴事件,MeV电子通量在L*≥ 3.5处可以超过磁暴前的水平,且MeV电子通量可以从主相期间开始增加。以上结果说明磁暴主相持续时间对于地球外辐射带种子电子通量和相对论电子通量开始增加的时间有一定的影响,磁暴强度影响种子电子和相对论电子通量增加的位置。这些工作将有助于地球外辐射带电子动力学的进一步研究和空间天气的预报。

关键词：地球外辐射带种子电子相对论电子磁暴太阳风电场行星际磁场

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种子电子对氦气等离子体羽重复性的影响

种子电子对氦气等离子体羽重复性的影响

第十八届全国等离子体科学技术会议

作者：聂兰兰卢新培华中科技大学电气与电子工程学院

背景电离机制指高频的脉冲或者交流放电中,由于放电周期内剩余电荷的累积作用,而导致的稳定工作状态时,放电产生的种子电荷达到动态平衡,其密度高达100cm,但是这个密度的电荷诊断技术有限,目前为止,对背景电离机制的研究相当有限。Wu等... 详细信息

背景电离机制指高频的脉冲或者交流放电中,由于放电周期内剩余电荷的累积作用,而导致的稳定工作状态时,放电产生的种子电荷达到动态平衡,其密度高达100cm,但是这个密度的电荷诊断技术有限,目前为止,对背景电离机制的研究相当有限。Wu等人通过利用高速摄像机ICCD拍摄等离子射流子弹的动态情况,探究不同频率下,等离子体射流处于随机性还是重复性传播模式。改变电压频率,间接实现对背景电离水平的调控,而在改变频率的同时,射流呈现出的随机性到重复性的转化。本文采用真空系统来控制气体组分以及气体压强,深入地探究了种子电子对等离子体子弹的推进模式的影响。研究发现,等离子体子弹推进过程呈现两种模式,可重复模式和随机模式。点火时间的高度一致性是其推进呈现重复模式的主要原因,一旦放电发生,随机模式下的推进速度的变化量不大,说明随机性的出现不是速度变化导致的。放电延时随着频率的增大而趋于一致,体现为多次测量中标准差的减小。这一物理现象的原因是种子电子的累积作用。随着外加电压频率的升高,脉冲间的时间间隔变短,从而导致种子电子密度升高。当种子电子密度达到一定值得时候,等离子体子弹从随机推进模式转变为可重复模式。除此以外,临界频率fcri随着氧掺量的增加而增大,但是掺加氮气时,临界频率的变化并不明显。进一步研究发现,当掺加氧气时,电子会迅速被O吸附形成氧负离子,前一次放电结束后氧负离子能够在下一次放电前解离吸附出自由电子,这一部分电子也是放电的种子电子。所以每次放电前的种子电子包括两部分,前一次脉冲放电剩余电子,氧负离子解离吸附出的自由电子。通过计算两部分种子电子之和,可以得出重复推进模式所需要的最低种子电子密度值,通过建立种子电子衰减模型,结合临界频率对应的关断时间计算得出,最低种子电子密度与气压正相关,即气压越高,所需要的种子电子密度值越高。本实验中得出,对于氦气射流,当气压为4*10Pa,需要的最低种子电子密度为10cm;当气压为2*10Pa,需要的最低种子电子密度为10cm;当气压为1*10Pa,需要的最低种子电子密度为10cm。

关键词：氦气等离子体羽种子电子临界频率

来源： cnki会议评论

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种子电子对大气压DBD辉光放电影响的研究

种子电子对大气压DBD辉光放电影响的研究

初始种子电子数目对单包络周期多载波微放电阈值的影响

第十八届全国等离子体科学技术会议

作者：王伟伟刘峰黄艳宾王学梁荣庆河北工程大学数理科学与工程学院物理实验中心河北工程大学数理科学与工程学院应用物理系复旦大学信息科学与工程学院光源与照明工程系

大气压介质阻档辉光放电(Atmospheric Pressure Glow Discharge,简称APGD)由于不需要真空装置并且所产生等离子体均匀性好、电子温度与电子密度适中,在工业领域具有重要的应用前景,逐步成为低温等离子体的研究热点。气体种类、介质材料... 详细信息

大气压介质阻档辉光放电(Atmospheric Pressure Glow Discharge,简称APGD)由于不需要真空装置并且所产生等离子体均匀性好、电子温度与电子密度适中,在工业领域具有重要的应用前景,逐步成为低温等离子体的研究热点。气体种类、介质材料、电源类型和电极间距等实验条件均对均匀DBD产生重要影响,而种子电子产生在DBD中对APGD的影响备受关注。Li等人[1]在5.5 mm电极间距的射频DBD中获得APGD,认为二次电子发射可能是在大间隙下产生APGD的原因。Tang等人[2]发现弥散空气等离子体的形成主要在于有足够的种子电子,这些种子电子通过潘宁效应产生。Le等人[3]利用KHz大气压DBD产生种子电子,在较低的电压下获得稳定且均匀的射频DBD放电,即APGD。射频APGD工作于两个不同的模式,即低电流密度下的α模式(体积电离)和高电流密度下的γ模式。Liu等人[4]研究了空气DBD中APGD的电场分布和放电特性,发现在纳米尺度间隙所产生的初始电子的作用下,交叉接触电极产生空气APGD等离子体。Lee等人[5]利用粒子模拟分析了间距小于100μm和频率为10 MHz-500 MHz的氦气DBD放电特性。当频率增加时,加热机理由γ模式变到α模式时,击穿电压出现了两个规律。得到高功率密度等离子体的最佳条件为离子输运时间与射频周期之比约等于1/4,这时离子轰击材料边界产生的二次电子通过鞘层电势被加速。从上述研究结果可以看到种子电子在DBD中产生APGD起着十分重要的作用,但其放电电流的占空比一般不超过50%。

关键词：种子电子大气压辉光放电

来源： cnki会议评论

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初始种子电子数目对单包络周期多载波微放电阈值的影响

2021年全国微波毫米波会议

作者：王新波魏焕张洪太崔万照西安空间无线电技术研究所空间微波技术重点实验室

本文采用粒子模拟工具对同轴传输线开展了多载波微放电仿真分析研究。多载波微放电按照放电形式可分为多个包络周期间累积微放电和单个包络周期内微放电。本文以临界电子数目为微放电判断依据,以频率间隔为1.25MHz的UHF频段6载波合成波... 详细信息

本文采用粒子模拟工具对同轴传输线开展了多载波微放电仿真分析研究。多载波微放电按照放电形式可分为多个包络周期间累积微放电和单个包络周期内微放电。本文以临界电子数目为微放电判断依据,以频率间隔为1.25MHz的UHF频段6载波合成波形为激励,在加载不同初始种子电子数目的情况下,对微放电过程进行了粒子模拟。模拟结果表明,初始种子电子数目对单个包络周期内微放电阈值影响较大。对本文所采用的结构和频率配置,同相相位分布下,初始种子电子数目为560的多载波微放电阈值比初始种子电子数目为3360的每路载波功率高2W。对6载波而言,平均功率高12W,这将有利于深化对多载波微放电的理解。

关键词：微放电多载波阈值种子电子

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邻近直流导线时交流电晕电流脉冲特性试验

电工技术学报 2017年第4期32卷 170-179页

作者：王振国卢铁兵王东来新能源与电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京102206

本文搭建交直流并行线路电晕放电试验平台,研究邻近直流电压时交流单点电晕放电下的电晕电流脉冲特性。并对交流电晕电流脉冲的分布模式、重复频率以及波形等特征参数进行统计分析。试验结果表明,邻近的正极性直流电压会促进交流负半周... 详细信息

本文搭建交直流并行线路电晕放电试验平台,研究邻近直流电压时交流单点电晕放电下的电晕电流脉冲特性。并对交流电晕电流脉冲的分布模式、重复频率以及波形等特征参数进行统计分析。试验结果表明,邻近的正极性直流电压会促进交流负半周电晕放电而抑制交流正半周电晕放电,邻近的负极性直流电压作用正好相反。直流电压对交流负半周电晕电流脉冲波形参数无明显影响,而正半周电晕电流脉冲的幅值会随负极性直流电压的增加有所升高。同时发现,随着交流电压幅值的升高,促使其正半周发生电晕放电所需要的负极性直流电压幅值也相应地升高,并基于电晕放电的发展过程中电离强度的计算提出种子电子的缺失是造成该现象的原因。最后,在电晕放电离子云模型基础上,提出脉冲序列发展的过程中电离区域电场强度恒定不变的假设,从而对邻近直流电压影响下的交流电晕电流脉冲波形参数特性给出了合理的解释。

关键词：交流电晕放电电晕电流脉冲交直流并行直流电压种子电子

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大气压空气介质阻挡汤森放电

高电压技术 2012年第7期38卷 1661-1666页

作者：罗海云冉俊霞王新新清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 河北大学物理科学与技术学院保定071002

为了实验研究大气压空气介质阻挡均匀放电的可能性,使用1.5mm以上厚度的Al2O3陶瓷片作为阻挡介质及1～2kHz的高压激励,在大气压3mm空气平板间隙中获得均匀放电。通过ICCD高速摄影得到的放电图像以及电流波形的分析表明这种放电是汤森放... 详细信息

为了实验研究大气压空气介质阻挡均匀放电的可能性,使用1.5mm以上厚度的Al2O3陶瓷片作为阻挡介质及1～2kHz的高压激励,在大气压3mm空气平板间隙中获得均匀放电。通过ICCD高速摄影得到的放电图像以及电流波形的分析表明这种放电是汤森放电。3mm空气间隙的稳态击穿电压仅约为5.7kV,远低于静态击穿电压11.2kV;还发现了类似氮气DBD汤森放电的"反常熄灭"现象,这两个现象表明陶瓷表面可能存在浅位阱及二次电子发射机制,这对空气汤森放电的起始和维持阶段都至关重要。另外,实验发现陶瓷厚度对空气DBD有重要影响,使用厚度<1.5mm的陶瓷片往往无法避免丝状放电。使用2片厚度各1mm的石英玻璃替代陶瓷片在670Pa～0.1MPa都无法获得均匀放电。上述3mm空气汤森放电的原因归结于陶瓷表面独特的"浅位阱"特性以及阻挡介质限流作用的共同效果。

关键词：介质阻挡放电均匀放电丝状放电大气压汤森放电介质表面浅位阱种子电子反常熄灭

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大气压氖气介质阻挡放电研究

高电压技术 2011年第6期37卷 1486-1492页

作者：冉俊霞罗海云王新新清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084 河北大学物理科学与技术学院保定071002

为了加深对大气压氖气介质阻挡放电特性的认识,使用电特性测量、高速摄影的手段研究了平板结构大气压氖气介质阻挡放电的击穿电压、放电模式及其演化过程等。实验结果表明,在2～8mm大气压氖气中可很容易地实现均匀放电,并且其放电模式... 详细信息

为了加深对大气压氖气介质阻挡放电特性的认识,使用电特性测量、高速摄影的手段研究了平板结构大气压氖气介质阻挡放电的击穿电压、放电模式及其演化过程等。实验结果表明,在2～8mm大气压氖气中可很容易地实现均匀放电,并且其放电模式为辉光放电。相比同样条件下的氦气放电,氖气放电的电流密度略小、电流脉冲的半高宽较大。同时测量并比较了气隙的首次击穿与稳态击穿的差异,发现气隙的首次击穿电压较大、击穿时刻偏迟,并基于种子电子的作用对此做出了解释。利用ICCD高速相机拍摄了时间分辨的放电图像,侧面放电图像显示了汤森放电向辉光放电的演化过程,这与氦气放电非常相似,主要的差异在于氖气辉光放电中未观察到明显的等离子体正柱区;底面拍摄的放电图像显示了与氦气放电十分类似的径向发展过程。

关键词：介质阻挡放电(DBD) 大气压辉光放电汤森放电气体放电种子电子首次击穿

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航天器大功率微波部件微放电测试研究进展

空间电子技术 2021年第1期18卷 41-46页

作者：魏焕王新波胡天存李砚平王保新崔万照中国空间技术研究院西安分院空间微波技术重点实验室西安710000 中国空间技术研究院西安分院西安710000

微放电效应是由真空条件下的微波部件在电磁场驱动电子运动碰撞部件产生二次电子倍增引起,发生时将引起噪声电平抬高、部件表面损坏、微波传输系统驻波比增大、甚至导致微波部件永久性失效,成为星载大功率微波部件研制的瓶颈问题之一。... 详细信息

微放电效应是由真空条件下的微波部件在电磁场驱动电子运动碰撞部件产生二次电子倍增引起,发生时将引起噪声电平抬高、部件表面损坏、微波传输系统驻波比增大、甚至导致微波部件永久性失效,成为星载大功率微波部件研制的瓶颈问题之一。因此大功率微波部件在随卫星发射之前需要进行严格的微放电试验验证。本文介绍了常用的微放电检测方法,包括近载波噪声检测法、谐波检测法、正反向功率调零检测法,并对其做了分析比较。近年来,对微放电检测方法提出自动化、数字化和安全检测要求,文章还介绍了微放电自动调零检测技术,同时介绍了辐射源、电子枪、紫外光三种微放电测试种子电子源,并分析了其适用条件,为微放电检测试验提供了选择依据。

关键词：微放电检测方法自动调零检测种子电子