脉冲电子束照射下材料表面熔化深度的数值解析

根据温度场热传导基本方程,建立用于脉冲电子束加工的有限元模型,提出一种脉冲电子束对材料表面熔化深度进行数值解析的方法.采用均匀体热源的热加载方式,对电子束熔化材料表面后的温度场进行数值解析,分析不同加速电压、电子束能量密度以及能量均匀性对材料熔化深度的影响,归纳了能量均匀度0.9～1.0、能量密度2～17 J/ cm2、加速电压25～50 kV情况下材料表面熔化深度曲线,得到了表面熔化层深的变化规律,为电子束对模具表面精密光整加工提供了理论依据.     

基于破碎硬岩的高压脉冲放电数值模拟

为了研究破碎硬岩的高压脉冲放电作用过程,该文利用所建立的放电结构扩展物理-数学模型,从定量的角度对高压脉冲放电破碎硬岩进行数值仿真,所获得的破碎硬岩放电电压和电流波形与试验结果基本吻合。在此基础上,对高压脉冲放电破碎硬岩过程中的放电通道和电学特性进行分析。结果表明,当Marx发生器能量在硬岩内形成的电场强度大于硬岩的临界场强时,高压电极与接地电极之间会形成一条树枝状的放电通道,使得剩余能量进入到放电通道内并促使其急剧膨胀导致硬岩破碎。当硬岩发生击穿时,放电通道内的电压、电流、电阻、能量、功率、最大放电通道电导率以及各元器件上的电压均与时间存在强烈的依赖关系,且有超过五分之三的Marx发生器能量被释放到硬岩内形成欧姆量级的主放电通道内。     

针-板式流光放电结合脉冲电源降解甲苯

放电等离子反应器的结构与高压电源的匹配对于VOCs的降解产生重要影响.采用针-板式反应器并引入脉冲高压和交流高压,采用3种不同电极形状(锥形、圆台、扁平)对甲苯的降解特性进行了实验研究.结果发现:脉冲电源可以提高电极间的击穿电压,并使流光放电更加稳定,产生瞬间高能粒子,从而提高甲苯的脱除效率;不同的电极形状对放电特性及降解率产生影响,圆台形电极获得最大的甲苯降解率和降解效率.     

毫微秒脉冲电子束应用于金属改性的初步研究

高功率脉冲电子束与物质相互作用的研究涉及受控热核反应、军事科学、泵浦激光、材料试验、微加工等多种领域,为了理解这种相互作用的物理过程,需要研究材料在瞬态高温、高压下的状态方程和响应特性。本文报导脉冲电子束轰击45钢和T8钢后,产生的形貌、组织和性能的变化。     

脉冲方波作用下印制电路板互连系统的击穿特性

通过脉冲直接注入法,研究了印制电路板(PCB)互连系统在脉冲方波作用下的击穿损伤特性,并根据试验结果对脉冲方波作用下的PCB互连系统进行了绝缘性能评价.性能评价中利用了试样的击穿行为符合威布尔分布模型的特点,通过统计分析方法,得到试样在不同电极间距以及注入脉冲宽度时的累积失效概率曲线.研究结果表明,当在PCB平行互连线间注入方波脉冲时,其线间击穿场强随线间距离的增大而减小,且变化趋势存在两个明显的阶段,同时击穿场强也随注入脉冲宽度的增大而减小.比较击穿前后的微观形貌特征和击穿场强的变化趋势发现,具有特定结构特征的PCB平行互连线间的击穿行为属于“固-气”复合介质的击穿,且绝缘强度不可恢复.另外,通过威布尔统计方法,对击穿数据进行分析处理,可以得到该类器件在不同状况下的累积失效率曲线,从而为该类器件在方波脉冲下的绝缘性能评价研究提供重要参考.     

丙烷喷射火焰中电极形状对间隙击穿特性的影响

高压输电导线作为输电系统的核心部分，一旦发生火灾将可能造成严重的后果。目前针对电极形状对输电线路间隙击穿的定性定量研究较少。该文利用30 kV·A/50 kV高压工频放电系统、丙烷喷射模拟火源以及棒/板2种不同形状电极，从击穿电压、击穿极性特征、击穿电弧特征3个方面研究了火焰条件下电极形状对间隙击穿特性的影响。研究发现，火焰条件下间隙距离小于8.0 cm时击穿波形具有“两期两点”特征，即击穿前“放电诱导期”、临界击穿时“间隙击穿点”、击穿产生电弧后“电弧导通期”、电弧阶段性消失时“击穿消失点”。通过设置不同间隙距离，测量不同电极组合的平均击穿电压和平均击穿场强，发现随间隙距离增大，棒-棒和棒(阴)-板(阳)电极击穿电压值增加速率分别为最低和最高。相较于空气间隙击穿，火焰条件下由于存在火焰流场和热浮力，间隙击穿具有更明显的极性特征，不同电极形状会影响正负周期形成导电通道的概率。击穿方向为正周期时，棒(阴)-板(阳)电极组合击穿概率最大，击穿方向为负周期时，棒(阳)-板(阴)电极组合击穿概率最大。研究结果表明：击穿电弧演变过程可分为导通阶段、燃烧阶段和熄灭阶段，火焰条件下电弧体积明显增大，...     

高压脉冲作用下水中硬岩的电场特性研究

高压脉冲液相放电由于其众多优势,广泛应用在岩石的破碎、石油开采、污水治理等领域.本文通过推导等效放电回路方程,得到放电电流及达到峰值电流的时间表达式,从而在COMSOL Multiphysics中定义脉冲电压,并将其加载在仿真模型的高压电极上.模拟仿真硬岩矿物组成、粒径、电极距离对电场强度和分布特征的影响.结果表明电场强度高度依赖矿石的电学性质、进料粒径、以及矿粒的位置.矿粒的介电常数差异越大,电场越强,分布越不均匀;电场强度向矿石边界转移,体现了电破碎的选择性破碎的机理,以及最大场强随着矿粒尺寸呈指数减小.     

高压脉冲放电等离子体处理酸性橙Ⅱ染料废水的实验研究

研究多针-板电极形式的高压脉冲放电等离子体体系对酸性橙Ⅱ染料废水的脱色效果,并研究脱色机理.结果表明,实验中所采用的多针-板电极形式的高压脉冲放电等离子体体系对酸性橙Ⅱ染料废水的脱色效果明显.在相同的脉冲电压下,系统的脉冲频率、电极间距以及溶液初始pH值和初始浓度等因素对溶液的脱色效果影响显著.在脉冲电压为30 kV,脉冲频率为75 Hz,电极间距为2.5 cm的实验条件下,反应体系放电60 min对酸性橙Ⅱ的脱色率可达92.7%.此项研究结论为进一步研究多针-板电极形式的高压脉冲放电等离子体体系的放电作用提供了依据.     

真空灭弧室冲击电压作用下的击穿统计特性

实验研究了高压真空灭弧室在冲击电压作用下的击穿统计特性，结果表明，击穿电压的统计分布满足Ｗｅｉｂｕｌ统计分布律．引入击穿弱点的概念，定义了一个特征参量Ｘ（Ｘ＝Ｖ２／ｄ）来描述外加电场应力的作用，从微观角度对该统计性质较深入地做了分析．测量了５０％击穿电压Ｖ５０随电极开距ｄ的变化，运用最小二乘法得出Ｖ５０∝ｄ１／２，说明此时灭弧室中的击穿过程主要是由微粒作用引发的．     

针电极曲率半径对微间隙空气放电击穿特性的影响

电极结构对低压、微间隙放电击穿特性有一定影响,为了揭示本安开关变换器电容输出短路放电机理,系统研究了电极曲率半径与击穿电压之间的关系。以电极结构对微间隙放电击穿规律为研究目标,围绕针电极曲率半径,采用坐标变换法求解曲率半径与电场分布及击穿电压之间的数学关系。基于该数学表达式及流体-化学动力学理论,提出了低压、微间隙条件下综合考虑场增强因子及曲率半径的二维轴对称针-板电极几何模型,通过研究曲率半径对电子数密度、电场畸变程度的影响,阐明曲率半径对空气放电击穿特性的影响规律,并结合微纳程控放电试验平台进行试验验证。结果表明：针电极表面电子数密度增加越快,电荷积聚效应越显著,阴极表面更易形成场致发射从而击穿间隙产生放电;相同电极间距下,曲率半径越小,畸变电场强度越大,击穿电压越低,当电极间距小于等于8μm时,曲率半径对电场畸变的影响程度大;当电极间距大于8μm时,电极间距对电场畸变的影响起主导作用。研究得出曲率半径与电极间距共同影响电场分布,为进一步揭示微间隙放电机理提供理论参考。     

高压放电破碎电介质材料仿真研究

为了研究等离子通道的产生机制及电极结构对放电通道的影响,该文建立固-液混合介质三维模型,编制破岩仿真软件,设定电路参数及放电介质参数。通过改变电极形状、间距等,利用该软件对固-液混合介质等离子通道进行仿真,得到放电时通道及电极周围场的时空特性。仿真结果显示,脉冲发生器产生的脉冲由电极输入固体电介质后,固体电介质表面出现极化现象,产生等离子通道;等离子通道形成于不均匀固态电介质、液体电介质的交界处,放电通道能够在ms级的时间内聚集能量密度、迅速升温并产生巨大的压力;等离子通道周围的电场强度明显高于其他区域电场强度;等离子通道中的能量为总储能的20%～40%时可对固态电介质产生有效破碎。     

基于正交试验3Cr13电火花成型的加工试验及分析

为提高3Cr13不锈钢模具型腔电火花成型精加工效率,降低加工过程中工具电极的损耗,以工具电极材料、峰值电流和脉冲宽度为影响因子,材料去除率和电极体积相对损耗为性能指标,进行2-3因素混合水平试验;应用Minitab软件建立了影响因子与性能指标的数学回归模型,分析了各因子对性能指标的影响;采用多目标优化,确定最优参数组合为:峰值电流为11.6 A,脉冲宽度为67.4μs,电极材料为Cu50W;根据优化参数组合,重复试验验证结果为:材料去除率22.378 mm~3/min,电极体积相对损耗1.075%,与优化结果基本吻合。该研究为电火花成型加工不锈钢模具型腔最优工具电极材料选择和电参数选择具有实际指导意义。     

以BaTiO3作为填料改善聚乙烯的空间电荷效应

针对高压、超高压直流塑料电力电缆中存在的空间电荷效应,以强极性材料ＢＴｉＯ３作填料,用电声脉冲法装置,详细研究了填料含量对聚乙烯试样中空间电荷分布的影响,讨论了空间电荷的形成和抑制机理,试验结果表明：当ＢａＴｉＯ３质量分数为１％左右时,聚乙烯中空间电荷几乎可完全清除,提高了聚乙烯的直流短路击穿电场强度,根据直流预压电压的极性,其提高率在１２￣１６％之间,略微提高了试样的正负极性的直流击穿电场强度     

脉冲放电激发反电晕的研究

针对高压脉冲电源反电晕放电进行实验研究。采用正极性固态Marx脉冲发生器作为放电电源，以中间添加蜂窝介质的针板作为放电电极，设置正极性矩形高压脉冲输出电压为0～20 kV可调，工作频率为0～1000 Hz可调，脉冲宽度为10～500 μs可调，进行反电晕放电实验，并根据电源和电极参数对影响放电电流大小的因素进行分析。进一步，在相同放电电极参数条件下，将高压脉冲反电晕与直流反电晕进行了对比研究。研究结果表明：介质厚度、针板间距、脉冲宽度和放电频率均对反电晕放电电流有一定影响；在脉冲放电频率为100～1000 Hz时，发生反电晕的相同电压下，脉冲反电晕放电电流大于直流反电晕放电电流，证明高压脉冲激发反电晕放电效果更好。     

飞秒康普顿光源驱动的超短、高能正电子束

利用飞秒康普顿伽玛光与高Z靶相互作用,产生超短脉冲的高能正电子束.模拟研究表明,10 fs、4.2 × 108/s、最高能量为23 MeV的康普顿伽玛束和厘米级的铅靶相互作用(对产生)时,可以获得通量为4.2×107/s、峰值能量约为7 MeV的超短脉冲(≤100 fs)正电子束.此短脉冲、高能正电子束在精确探测或诊断材料内部的微观结构、电子动量分布及缺陷状态,以及研究材料和生物体结构的超快动力学等领域有重要的应用前景.     

低频大功率晶体管芯片的电子束退火研究

本文研究了电子束退火对低频大功率晶体管芯片的影响,结果证明,经电子束退火,芯片的机械抛光损伤、热氧化层错和位错都有显著减少.本文还研究了低频大功率晶体管的"云雾击穿".讨论了电子束退火对"云雾击穿"的影响.     

高压脉冲放电降解染料废水的实验研究

染料废水是水处理领域的重点和难点。该文分别使用棒棒电极和多针 -板电极系统 ,基于水中脉冲放电法 ,研究了高压脉冲电流对多种典型染料废水的处理效果。实验表明 ,经过高压脉冲放电处理后 ,染料废水脱色效果明显 ,同时其试品含沉淀后的清液化学需氧量 T- COD值有明显升高。这说明高压脉冲放电所产生的臭氧、超声以及紫外辐射等可以有效地破坏染料废水中染料分子的发色基团和染料分子中的苯环以及萘环 ,有利于提高染料溶液的可生化性。但是电极形状对不同类型染料废水的处理效果有着一定影响。研究说明高压脉冲是处理染料废水潜在的有效途径。     

场控变阻材料在高压陶瓷电容器边缘电场改善中的应用

利用场控变阻材料电阻率随电场变化的特点，改善留边型平板高压陶瓷电容器电极边缘的电场，可以大幅度提高陶瓷电容器的性能，探讨了ＰｂＯ－Ｂ２Ｏ３－ＳｉＯ２系玻璃加入掺杂ＺｎＯ制成的半导体玻璃釉对陶瓷电容器电击穿强度，充放电寿命的影响，通过配方，工艺、电极结构的优化可以使留边型高压陶瓷电容器的击穿强度提高８０％以上，充放电寿命提高了１０倍以上，并与具有类似场控变阻性能的半导体漆作了对比。     

微纳结构硅在锂离子电池中的研究现状

近年来,随着人们对能量需求的日益增大,已商业化应用的石墨电极已经很难满足高性能电子产品对高能量密度的需求,因此发展高能量密度的锂离子电池显得尤为重要。在已研究的先进材料中,硅已被证明存在巨大的储能潜力,其理论比容量（约4 200 mA·h·g^-1）远高于已商业化应用的石墨类电极材料。对锂离子电池中硅电极材料的微纳结构、制备方法、电化学性能及相关机理进行了总结,目的是研究不同结构的硅电极材料对电池性能的影响,以找到性能较为优异的硅电极结构。结果表明,在已被研究的硅基复合材料中,核壳结构和多壁纳米管结构硅电极材料在电化学性能方面均体现出了明显的优势。最后简要分析了硅基电极材料发展中存在的问题,并对其研究前景进行了展望。     

共面型介质阻挡放电的击穿特性

利用拉普拉斯方程求出共面型介质阻挡放电单元电势分布的解析解,结合汤生放电理论,研究了共面型放电单元的结构参数对其击穿特性的影响.结果表明,介质表面的二次电子发射系数、沿面电极间隙、电极长度、介质层等因素对共面型介质阻挡放电的击穿电压和击穿路径的位置都有一定影响.合理选择共面型介质阻挡放电的结构参数,可以获得较低的击穿电压和所需的放电模式.