线性低密度聚乙烯中空间电荷陷阱的能量分布与空间分布的关系

使用激光感应压力波法和热刺激放电技术,系统地研究了直流高压作用下线性低密度聚乙烯(LLDPE)半导性电极试样中空间电荷的形成和演变及电荷陷阱分布和退极化过程.在直流高压作用下试样中空间电荷的分布明显地表现为两电极同极性电荷快速对称注入的特征,半导性电极与LLDPE的界面近乎呈现欧姆接触特征.LLDPE中的电荷陷阱分布表现出体内为浅陷阱、表层为深陷阱的特征.半导性电极与LLDPE薄片间的压合条件或电极材料对LLDPE表层的掺杂显著地影响表层陷阱的能量分布,导致表层中较深陷阱的深度和密度减小、较浅陷阱的密度增大.在整个短路退极化过程中,试样中正、负电荷的中心分别向距它们较近的电极迁移,而在开路退极后期则表现为与短路时不同的行为、被表层深陷阱再俘获的电荷脱阱后向背电极迁移. 关键词： 线性低密度聚乙烯 空间电荷 陷阱分布 热刺激放电     

温度梯度场对电声脉冲法空间电荷测量波形的影响

电力设备运行中的温升现象严重影响绝缘的使用寿命,因此高温下的空间电荷测量引起了许多学者的关注.但温度升高时,聚合物材料的声阻抗、Young模量、密度、声波在其中传播的速度、衰减特性均发生变化,因此无法准确测量出介质中的空间电荷特性.而对于温度梯度场下的绝缘介质(如电缆发热场)的空间电荷测量,温度的梯度分布对介质的声阻抗、弹性模量、密度、声速及声波衰减的影响将更为复杂.本文基于电声脉冲测量方法中声波的传播特性和温度对聚乙烯材料特性的影响,分析了温度梯度场对空间电荷测量结果的影响并进行了波形恢复.     

表层氟化温度对聚乙烯中空间电荷积累的影响

在实验室反应釜中于不同的温度(35 ℃, 55 ℃和70 ℃) 下, 以氟气体积浓度为12.5%的氟/氮混合气对热压制备的聚乙烯(PE) 片状试样(厚约0.8 mm) 进行了相同时间(2 h) 的表层氟化改性. 利用压力波法研究了氟化温度对PE中空间电荷积累的影响. 结果显示, 随着氟化温度的提高直流高压作用下的氟化试样中的空间电荷积累明显减少, 这个70 ℃的氟化试样中几乎没有空间电荷. 衰减全反射红外分析表明, 氟化引起了试样表层化学组成的本质变化及氟化度随氟化温度的明显提高. 接触角测量与表面能计算间接地表明了这些氟化层有显著增大的介电常数. 开路热刺激放电电流测量进一步揭示了这些氟化层 不同的电荷捕获特性, 及随着氟化温度的提高氟化层对化学杂质从半导性电极向PE扩散的增强的阻挡特性, 因此表明氟化层中自由体积的相应减小. 表层自由体积的减小对抑制空间电荷的积累, 比介电常数的增大和电荷陷阱的变化起到更加显著的作用.     

Electron beam modeling and analyses of the electric field distribution and space charge effect

In electron beam technology, one of the critical focuses of research and development efforts is on improving the measurement of electron beam parameters. The parameters are closely related to the generation, emission, operation environment, and role of the electron beam and the corresponding medium. In this study, a field calculation method is proposed, and the electric field intensity distribution on the electron beam's cross-section is analyzed. The characteristics of beam diffusion caused by the space charge effect are investigated in simulation, and the obtained data are compared with the experiment. The simulation demonstrated that the cross-sectional electric field distribution is primarily affected by the electron beam current, current density distribution, and electron beam propagation speed.     

磁绝缘线振荡器中空间电荷的调制

 首次研究了磁绝缘线振荡器中射频场（包括辐射波场和空间电荷波场）对空间电荷的调制,得到了在饱和时谐波电流一阶分量的公式。这个公式表明：考虑空间电荷波时,在小信号和辐射波与空间电荷波同相的条件下,它将增强谐波电流。在大信号时,情况不确定;谐波电流一阶分量将随二极管上电压的增加而增加,随运行频率和饱和长度的增加而减少。     

磁绝缘线振荡器中空间电荷的调制

首次研究了磁绝缘线振荡器中射频场（包括辐射波场和空间电荷波场）对空间电荷的调制,得到了在饱和时谐波电流一阶分量的公式。这个公式表明：考虑空间电荷波时,在小信号和辐射波与空间电荷波同相的条件下,它将增强谐波电流。在大信号时,情况不确定;谐波电流一阶分量将随二极管上电压的增加而增加,随运行频率和饱和长度的增加而减少。     

孔洞聚丙烯驻极体膜中空间电荷与孔洞击穿电荷的俘获特性

对孔洞聚丙烯(PP)驻极体膜系统的研究结果表明：孔洞PP膜中空间电荷的俘获特性随注入的空间电荷量或试样表面电位而变化,注入的电荷量较少时空间电荷主要被俘获在表面深陷阱和近表面次深陷阱中,较多的注入电荷量时空间电荷在进一步填充表层(表面和近表面)陷阱的同时,还将填充体内浅陷阱;这三类陷阱中心所对应的电荷脱阱温度分别约为160℃,138℃和92℃.而孔洞击穿电荷不仅被俘获在与试样表层空间电荷陷阱相似的孔洞表层陷阱中,还有相当的量穿过孔洞表层进入体内、成为浅阱俘获孔洞击穿电荷. 关键词： 孔洞聚丙烯膜 空间电荷 孔洞击穿电荷 俘获特性     

光电子能量角度分布和空间电荷效应对变像管条纹相机的影响

基于飞秒条纹相机系统和飞秒电子衍射系统设计需求,通过蒙特卡罗方法模拟研究了在阴栅加速区光电子能量、角度分布和空间电荷效应对光电子时间弥散和能量弥散的影响。确定了紫外和软X射线波段入射光电阴极时,光电子六种初始能量分布的时间弥散精确值。分析了光电子发射电流密度、加速电场和时间弥散的关系。发现了电子脉冲在加速区轴向速度的线性啁啾、能量弥散变化和在自由区不相同。     

大气压直流正电晕放电暂态空间电荷分布仿真研究

本文提出了流体一化学动理学二维正电晕放电混合模型,该模型包含12种粒子间的27种化学反应,并且考虑光电离的影响．此外,在实验室内对该模型开展试验验证,单次脉冲波形及伏安特性曲线符合较好．基于上述模型,本文研究了在外施电压3kV时棒一板电极正电晕放电过程中的电场分布、电子温度分布、空间电荷分布的发展规律,并对电晕放电过程中粒子的成分进行了详细分析,讨论了电子、正负离子、中性粒子在放电过程中的生成规律及对电晕放电的影响．结果表明：在整个电晕放电过程中,电子温度分布和电场强度分布曲线相似,电子密度维持在10^19m-3左右,只发现带正电的等离子体特征．O4＋密度是放电过程中数量最多的正离子,O2＋和N2＋在二次电子发射过程中具有重要作用,O2-离子和O分别是负离子和中性粒子中数量最多的粒子,由于负离子和中性粒子在电晕放电过程中数量较小,因而起的作用相对较小．     

Study on space charge effects of the CSNS/RCS

The Rapid Cycling Synchrotron (RCS) is a key component of the China Spallation Neutron Source (CSNS). The space charge effect is one of the most important issues in the CSNS/RCS, which limits the maximum beam intensity, as well as the maximum beam power. Space charge effects are the main source of emittance growth and beam loss in the RCS. Space charge effects have been studied by simulation for the CSNS/RCS. By optimizing the painting orbit, the optimized painting distribution was obtained. The space charge effects during the acceleration are studied and dangerous resonances, which may induce emittance growth and beam loss, are investigated. The results are an important reference for the design and commissioning of the CSNS/RCS.     

表层氟化聚乙烯中的空间电荷

本文试图简要地汇集近年来与近期我们所取得的关于表面氟化对聚乙烯(PE) 空间电荷行为影响的研究结果, 总结与探讨PE中的空间电荷积累与其氟化层特性和特征间的关联. 这些结果显示在氟化反应气中没有氧存在时一个非常薄的氟化层能产生有效的电荷抑制, 而当氧存在时为达到有效的电荷阻挡、需要一个具有高氟化度的非常厚的氟化层. 在影响空间电荷的诸电学因素中, 氟化层的电荷传导特性比其电荷俘获特性和介电常数或极性对阻止电荷注入材料内部更为重要, 尽管氟化层的高介电常数和被俘获的电荷会降低界面电场、因此减少电荷的电极注入. 氟化层的电荷传导特性密切关联于其自由体积, 反应混合气中存在的氧对减小自由体积、因此对电荷的抑制具有强的负面影响.     

聚合物材料空间电荷陷阱模型及参数

采用电声脉冲测量技术研究了直流电场下低密度聚乙烯材料的电荷入陷和脱陷特征. 发现在不同电场周期下样品的电荷衰减呈现不同的特征, 为此提出了一个简单的基于两陷阱水平的入陷和脱陷模型, 并计算了相应的参数, 如陷阱能级和密度. 确定了不含任何添加剂的低密度聚乙烯样品中存在的两种水平的陷阱能级分别为: 较浅陷阱能级0.77–0.81 eV 对应的浅陷阱电荷密度为(1.168–1.553)× 10¹⁹ m^-3; 较深陷阱能级0.96–1.01 eV 对应的深陷阱电荷密度为(1.194–4.615)× 10¹⁸ m^-3. 最后初步验证了材料的深陷阱能级和对应的深陷阱电荷密度随老化而增加, 可考虑将模型中的两能级陷阱参数作为老化诊断特征参量. 关键词： 聚合物 空间电荷 陷阱 老化     

空间电荷限制电流法测量共混体系中空穴的迁移率

载流子迁移率测量是有机半导体材料与器件研究中的重要内容之一.以聚噻吩为电子给体材料, C₆₀的衍生物为电子受体材料,制备了一种单电荷传输器件.用空间电荷限制电流法测出了不同溶剂形成的 活性层及不同温度热处理后器件中空穴的迁移率.结果表明:器件中电荷的传输J-V曲线符合Mott-Gurney方程, 不同溶剂形成活性层中空穴具有不同的迁移率,高沸点的溶剂1, 2-二氯苯形成的活性层具有较高的空穴迁移率, 热处理有利于器件中空穴迁移率的提高.同时还进一步分析了空穴迁移率变化的原因.     

同轴结构中压力波法测量空间电荷分布的物理模型研究

从压力波法测量平板样本中空间电荷分布的理论分析出发,提出了对于同轴结构的固体电介质中空间电荷分布的压力波法测量的物理模型,并得出了测量电流的解析的数学表达式.依据泊松方程,考虑样品内的电场强度、介电常数和空间电荷密度随外界声波扰动而发生变化,将圆柱试样受到的压力波的影响分解成样品形变和质点位移两部分,进而得到了以同轴结构中空间电荷分布的压力波法测量的电压与电流表达式.测量电流的数学表达式表明,对于同轴结构,压力波法的测量电流信号不像平板结构中那样基本正比于空间电荷分布,而是应该做进一步的修正处理.     

Measurement of the secular motion frequency and the space charge density in the linear ion trap

This paper reports that a cloud of laser-cooled 40 Ca + is successfully trapped and manipulated in the home-built linear ion trap constructed for quantum information processing (QIP).The frequency of the secular motion and the space charge density of the ion cloud are measured,which help knowing the characteristic of the trapping potential and are the prerequisite of QIP with the trapped ions.     

用于固体介质中空间电荷的压电压力波法与电声脉冲法

采用一种新的简明的方法推导了压力波法(PWP)的测量原理，并对压力波法和电声脉冲法(PE A)作了比较，得出这两种测量方法在物理本质上的相通之处，并且采用本实验室自行研制的 piezo-PWP/PEA联合测试系统对交联聚乙烯样品中的空间电荷进行测量，所得出的结论仍是 一致的. 关键词： 压力波法 电声脉冲法 空间电荷     

光致折射效应中空间电荷场建立过程的研究

本文推导了包含自衍射及非线性吸收影响、用以描述空间电荷场建立过程的微分方程组,阐明了周期性的空间电荷场与光强干涉条纹之间的相位差在建立过程中所起的作用,并推导了描述条纹倾斜和弯曲的微分方程。通过数值计算找到了硅酸铋(BSO)晶体中能量转移的规律,讨论了材料特性对过程快慢的影响,提出了用CW激光来探讨瞬态过程快慢的可能性。     

二极管间隙距离对场致发射过程中空间电荷效应的影响

在强电场条件下,由阴极通过场致发射产生的电子具有很强的空间电荷效应,因此真空二极管的空间电荷限制电流是设计高功率微波源等强流电子束器件时需要考虑的重要参数.场致发射电流密度只和阴极材料、阴极表面电场等有关,而空间电荷效应则会受二极管电压、间隙距离等因素的影响.为研究二极管间隙距离对场致发射过程中空间电荷效应的影响,建立了由场致发射阴极构成的一维平板真空二极管物理模型,利用第一性原理的粒子模拟方法,研究了二极管间隙距离和外加电压等参数变化时的阴极表面电场随时间的演变特性,得到了阴极表面稳态电场和二极管间隙距离之间的关系.结果表明,场致发射过程开始后,阴极表面电场先有个振荡过程,随后趋于稳定;在同一外加电场条件下,间隙距离越长,稳态电场的绝对值越小,且达到稳态所需的时间也越长;间隙距离越短,当阴极表面电场达到稳定状态时,二极管间隙区的电场分布变化越剧烈.     

磁控管的电荷分布

回顾了几种磁控管理论模型,对这些理论模型中得到的电荷分布进行了分析。利用计算机对X波段磁控管进行PIC模拟,监视粒子相空间分布,并与理论结果进行对比,证明布里渊理论能部分解释轮轭层的高度及其内部的电荷密度分布,但模拟结果中电子在相空间存在一定的分布,而布里渊理论采用的是单粒子运动理论,因此无法解释模拟结果中轮轭边界下降沿特性。模拟得到的轮辐内电荷分布与各种理论均有较大差异,分析发现,不同的轮轭边界下降沿特性是造成差异的主要原因。讨论了利用导向中心流体理论得到更准确的轮辐内电荷分布的可能方法。     

空间电荷效应对X射线条纹相机动态范围影响的研究

在惯性约束聚变中,X射线条纹相机是一种诊断图像时空分辨的重要设备,其动态范围反映了条纹相机有效测量入射X射线强度的能力.由于空间电荷效应的存在,电子脉冲在运动过程中会不断展宽,从而限制了条纹相机的动态范围.本文采用一维流体力学模型,利用电子数守恒、动量守恒和Poisson方程等来对电子脉冲的展宽进行推导,最终得到了电子脉冲的密度分布随时间空间的变化情况,从而为条纹相机动态范围的评估提供了依据.