一、Atomic Ionization by Electron Impact（论文文献综述）
张妮[1]（2021）在《场助热电离式TiO2纳米管温度传感器机理研究及性能优化》文中研究表明传感器作为控制系统的“前沿哨所”,是捕捉信息的关键部件。而电离式传感器具有响应快、灵敏度高等特点,有望快速、准确地对传感器的基本检测参数温度进行检测。本文通过仿真计算,分析了微米间隙-纳米尖端场域下电离式温度传感器的内部工作机理与温度敏感特性;并结合实验进行验证;而后,就此传感器存在输出信号较小的问题,从改变纳米电极的材料和形貌两方面入手,对其输出性能进行了优化。本文主要研究内容如下:（1）首先建立了常温常压下大气中N2-O2混合气体在微米间隙-纳米尖端场域的二维空间放电模型,探究了传感器内部工作机理;其次对不同温度下（293.15 K～373.15 K）传感器的放电情况进行了仿真研究,研究结果表明:随着温度的升高,传感器的放电电流密度呈指数趋势增长,其最大温度系数为3.43×10-2K-1。（2）通过阳极氧化法所制备出的TiO2纳米管阵列为阴极材料进行传感器的组装,并分别在真空和空气中进行了不同温度下的放电实验。实验结果表明:在真空中,传感器的电子发射特性符合经典场助热电子发射理论;在空气中,传感器放电电流和环境温度之间存在单值对应关系,且其变化趋势与仿真结果一致,即随着温度的升高,放电电流呈指数趋势增长,其最大温度系数为3.89×10-2K-1,进一步验证了仿真模型的可靠性。（3）从不同角度出发去优化传感器的输出性能。其一,改变纳米电极的材料,即制备Mn掺杂纳米管,通过降低电子发射所需要的逸出功,来提高其发射性能。实验结果表明:掺杂后传感器输出电流增大,且最大温度系数提升至4.35×10-2 K-1;其二,改变纳米电极的形貌,即探究纳米电极的最佳管间距,仿真结果表明:纳米管间距与管长之间存在最优关系,使得其电场屏蔽效应与有效发射面积达到最佳耦合,致使空间放电强度达到最大,放电电流得以提高。本文采用仿真与实验相结合的方法,分别从微观与宏观角度对电离式温度传感器进行了内部机理研究与性能优化,对该类传感器的研制具有一定的指导意义。
蔡鹏程[2]（2021）在《高超声速流中气体分子与陶瓷靶碰撞光谱特性研究》文中指出空天飞机、高速导弹、宇宙飞船等高超声速飞行器在再入大气层的过程中,与大气分子碰撞和摩擦发生电离,产生等离子体,使得飞行器表面包裹一定厚度的“等离子体鞘套”,对飞行器通信造成障碍,产生“黑障”现象。同时,高速的碰撞摩擦使飞行器壳体驻点处温度达到几千K,容易导致机体材料结构强度减弱外形受损甚至解体,即“热障”现象。目前,高超声速飞行器运行时的“黑障”和“热障”问题仍然是尚未逾越的障碍,严重威胁飞行器和航天员的安全。“等离子体鞘套”的电子密度、电子温度、电子振荡频率以及飞行器表面的温度和发射率是解决“黑障”和“热障”问题的重要基础参数,然而再入过程中的复杂环境为这些参数的直接测量带来了巨大的困难。光谱法具有信息丰富、响应速度快、灵敏度高、可远距离探测等优点,可用于复杂环境下目标参数的获取。本文采用光谱探测与分析技术,对高超声速流中气体分子与陶瓷靶的碰撞光谱特性展开研究。设计并搭建了高精度小视场光谱探测系统,测量了风洞中高超声速气流与陶瓷靶作用全过程中的光谱,基于分离出的等离子体光谱计算了等离子体中电子温度、电子密度和电子振荡频率,基于热辐射光谱反演了陶瓷靶与高速气流作用过程中温度与光谱发射率的变化规律。目前对高超声速飞行过程中产生的等离子体通常采用平衡态高温等离子体统计模型萨哈方程描述,然而,实际再入过程中平衡态和非平衡态同时存在,等离子体的产生机理更为复杂,一部分来源于高温电离,另一部分来源于飞行器与气体分子的碰撞电离。因此,单一的采用萨哈方程描述该过程是不全面的。本文考虑了等效高速气体来流中分子的动能、势能以及分子与陶瓷靶面的相互作用势,建立薛定谔方程,描述了气体分子与陶瓷靶作用的能量转移过程,同时根据氮原子与硅原子的能级结构考虑选择定则,给出了部分原子谱线的跃迁波长,为后续光谱指认提供了参考。根据高超声速目标再入过程中“黑障”和“热障”光谱探测的实际需求,设计搭建了小视场宽波段光谱探测系统并进行了标定,首次获得了风洞中高超声速气流与耐高温石英复合陶瓷作用全过程的辐射光谱。高速气流速度分别为5 Ma、7 Ma和10Ma,光谱探测波段为0.2μm～15μm。碰撞光谱特性分析结果表明:在可见光波段,光谱由叠加在一起的连续热辐射谱和等离体线状谱组成;在近红外和中红外波段,光谱主要体现为连续的热辐射光谱特征。光谱信息可用于等离子体参数以及靶材温度和光谱发射率的反演。对于等离子体光谱,结合NIST光谱数据库,分别对风洞中来流光谱以及驻点处来流与陶瓷靶相互作用光谱进行了分析和指认。结果表明,1、来流的等离子体光谱中只包含了氮、氧原子的发射谱线,而碰撞光谱中除了氮、氧原子的特征发射谱线外,还探测到硅的特征谱线,说明靶体材料原子已被激发电离。2、根据玻尔兹曼斜线法,选取高速气流（5 Ma）与两种靶材（石英复合陶瓷和碳化硅陶瓷）碰撞产生的等离子体光谱中共有的N I 746.8 nm、N I 821.6 nm和N I 904.5 nm三条谱线,分别计算气流与两种靶材作用（石英复合陶瓷0 ms～400 ms,碳化硅陶瓷0 s～980 s）的电子温度:对于石英复合陶瓷靶材,电子温度最低值为11264 K,出现在160 ms时,最大值19323K,出现在320 ms时;对于碳化硅陶瓷靶材,电子温度在100 s时达到最低值13289K,700s时为最大值15282 K。可以看出,与石英复合陶瓷相比,碳化硅陶瓷靶材的电子温度极差值小了约6000 K,相对稳定。3、根据Stark展宽机制,计算了驻点处高速气流（5 Ma）与两种靶材碰撞过程产生的等离子体的电子密度:靶材为石英复合陶瓷时,选择光谱中来源于靶材的Si I 577.2 nm和来源于来流的O I 777.2 nm谱线进行计算,得到驻点处电子密度分别为1.31×1017 cm-3～4.19×1017 cm-3和4.26×1017 cm-3～4.99×1017 cm-3;当碳化硅陶瓷为靶材时,基于Si I 794.2 nm和O I 777.2 nm谱线,计算得到的电子密度分别为4.21×1016 cm-3～5.97×1016 cm-3和1.66×1017 cm-3～1.81×1017cm-3。4、根据朗谬尔振荡给出了两种热防护材料驻点处电子振荡频率。对于热辐射光谱,首先根据普朗克定律,分别对风洞中高超声速气流与两种靶材相互作用的热辐射光谱进行拟合,并基于相似波长算法给出了附面层及靶材表面的温度。发现当速度为5 Ma的高速气流作用于石英复合陶瓷靶时,在初始阶段其附面层温度为7361 K,而靶材为碳化硅陶瓷时该温度为9881 K。其次,根据两种靶材的实际应用环境及再入经历,分别计算不同气动状态下两种陶瓷靶材的靶面温度。对于石英复合陶瓷靶材,设置了上升阶段5 Ma、7 Ma、10 Ma以及下降阶段7 Ma、5 Ma五个不同气流速度,每个气流速度持续10s,基于这五个阶段的光谱计算可得,气流速度上升段5 Ma时靶面温度为2063 K,7 Ma时靶面温度为2362 K,10 Ma时靶面温度达到了2821 K,在气流速度下降段7 Ma时靶面温度为2472 K,5 Ma时靶面温度为2033K;当靶材为碳化硅陶瓷时,采用5 Ma高超声气流持续作用,从第300 s开始等间隔选取4个时刻光谱,计算得到的靶面温度波动不大,约为1284 K±5 K。同时,基于发射率缓变特性的相似波长算法给出了可见、近红外和中红外波段的光谱发射率,并计算了发射率测量的不确定度和相对误差。这份研究对高超声速目标再入过程这种极端复杂环境下“黑障”和“热障”参数的获取提供了一种新的技术手段,对“黑障”和“热障”问题的解决具有一定的参考意义。
于博[3]（2021）在《小功率磁屏蔽霍尔效应推力器的理论与实验研究》文中研究指明小功率霍尔效应推力器在面向微小卫星平台的推进技术应用方面有卓越前景,而推力器放电室的工作寿命是目前制约小功率霍尔推力器在微小卫星平台应用的主要瓶颈。随着霍尔推力器延寿技术的发展,磁屏蔽技术可以有效降低放电室壁面的削蚀速率以及提升工作寿命。然而,在小功率霍尔推力器应用磁屏蔽技术时,却出现性能严重下降的问题,因此,基于上述问题,本文将开展磁屏蔽对推力器性能与寿命的影响规律及机理研究,以获得小功率霍尔推力器磁屏蔽作用的优化设计方法。1)提出一种基于单元粒子模型（PIC）/等离子体化学动力学模型（PCD）/直接蒙特卡罗模型（DSMC）的数值方法,求解霍尔推力器内部等离子体流场的各项分布参数,模型采用电子、离子的双时间步长设定,而不使用粒子加速策略,可精确求解鞘层电势、粒子与壁面的碰撞过程以及空间电势,同时,引入电子的碰撞截面与全能量范围内电子碰撞截面几何平均值作为修正系数,来修正等离子体化学动力学模型在判断高能电子与原子碰撞过程中存在的误差;在削蚀过程模拟方面,以离子轰击壁面数据为输入条件求解壁面溅射产额分布,并引入碳沉积速率对溅射产额计算进行修正,同时,建立壁面点阵推移模型来求解放电室壁面的削蚀轮廓演化过程,预估放电室壁面的工作寿命,并引入离子对壁面流入数量的半经验公式修正壁面受到削蚀而缺失的计算域拓扑空间所产生的误差。2)利用推力器内部流动与壁面削蚀的数值模型对不同磁屏蔽作用的12个工况下的削蚀过程相关参数进行数值计算,获取不同磁屏蔽作用对壁面工作寿命影响机理,同时,还针对这12个工况的推进性能参数（推力）进行计算,获取磁屏蔽作用对推进性能的影响机理。3)为验证数值方法及机理研究的正确性,在真空舱内开展HETUS-350与HETMS-350推力器（两台350 W级霍尔原理样机）的放电试验,以法拉第探针、RPA探针、Langmiur探针、光谱仪和推力架针对推进性能方面的参数（离子电流密度、离子能量分布、电子温度、原子退激谱线以及推力）进行测量,并与计算值进行对比,在引入电子碰撞截面几何平均值的修正方法后,推力计算误差得到了较大程度的消除;此外,以高精度电子天平、光学显微镜对放电室壁面的溅射质量、削蚀轮廓进行验证,且在引入碳沉积速率以及“计算域拓扑缺失”的修正方法后,溅射产额和削蚀轮廓的计算误差也得到了一定程度的消除,由此,对数值模型的修正和验证可保证推力和壁面寿命的计算精度在可控范围以及研究机理的有效性。4)基于磁屏蔽作用对工作寿命与推进性能的双重影响规律,建立调整磁屏蔽作用的设计参数Lm(壁面磁力线在放电室内部的最远点与中线最大磁感应强度Bmax点的距离),获得Lm在不同推进任务中的优化策略,并且,利用优化设计策略针对HET-350系列推力器进行改进,新方案（HETMS-350-2）的设计推力为20.05mN、设计寿命约为6600 h,较原有HET-350两台推力器的指标更为优越。本文主要结论如下:（1）空间电势和壁面鞘层电势是磁屏蔽作用降低壁面削蚀的直接因素,进一步地,空间净剩电荷以及壁面附近的电子温度是更深入的影响因素,但两者的变化机制均取决于壁面磁力线内延以及磁镜作用的磁力线构型设计;（2）磁屏蔽作用对推进性能的影响机制在于核心电离区的外推和汇聚,令电子-原子碰撞频率下降、离子-原子电荷调换碰撞频率上升,降低了离子数量与能量,而该机制依然取决于磁屏蔽的磁力路线构型设计;（3）数值模型在经过一系列修正后,无磁屏蔽工况和最强磁屏蔽工况的推力计算精度可控制在4%以内,削蚀轮廓计算中的径向位移绝对误差控制在0.162 mm以内,为后续的中间10个计算工况的计算误差提供了误差参考范围;（4）以设计参数Lm表征壁面磁力线内延以及磁镜作用,为保证推进任务对寿命的要求能够达到,应合理增益磁屏蔽作用,一般认为Lm/Lc（Lc为放电室深度）取0.34～0.39的范围是较合理的方案,可极大程度兼顾寿命与推力。
孙成琪[4]（2020）在《热喷涂等离子射流特性的诊断及涂层制备研究》文中研究指明采用热喷涂技术制备的各种功能涂层,已在载运工具零部件的表面强化上得到广泛应用,例如,航空发动机和燃气轮机叶片用抗高温氧化、耐冲蚀涂层,以及汽车发动机气缸和排气阀等部件的耐磨涂层等。热喷涂技术当中,等离子喷涂技术的应用最广泛。等离子喷涂过程中,等离子射流特性、粉末材料颗粒的状态以及粉末材料与射流的相互作用等,直接影响形成涂层的组织结构和性能,因此,对等离子喷涂条件下的射流特性进行有效诊断和系统研究,对揭示涂层形成机理、提高喷涂质量和扩大等离子喷涂技术在载运工具领域的应用,都具有十分重要的意义。目前在这方面,国内外已有一些相关研究,但是仍然存在一些未解决的问题,尤其对低压/超低压等离子喷涂中、不同真空室压力下等离子射流特性诊断方面的研究,尚未见到相关报道。分别采用发射光谱和热焓探针对等离子射流特性进行诊断,分析射流的特性,建立射流特性与涂层微观结构的关系。首先分别建立热焓探针和发射光谱测量系统,应用发射光谱检测了大气下等离子射流的谱线强度,采用基于氩原子多条谱线的玻尔兹曼斜率法和氢原子的双谱线强度对比法计算了射流中的电子温度,研究了电流强度、等离子气体成分和流量对射流中电子温度变化的影响。使用Hβ（486.1 nm）谱线和ArI（430.01 nm）谱线的Stark展宽效应测量了射流中的电子密度,依据Saha方程推导出了电离程度计算公式。又采用热焓探针方法,根据能量平衡公式计算大气下等离子射流中的气体温度,根据贝努力方程计算了射流的速度分布。采用两种诊断方式对比研究,结果表明:大气下焓探针测量系统得到的等离子射流温度要小于发射光谱法测量计算得到的电子温度;两种测温方式获得的等离子射流温度差异很大,这表明大气等离子喷涂的等离子射流在一定程度上偏离热力学平衡状态,并且随着电流强度增加,二者温差变小,等离子射流趋于局域热力学平衡状态。开发适用于低压/超低压射流特性诊断的焓探针系统,并推导得出低压/超低压下等离子射流温度的计算方法,结合发射光谱诊断技术,揭示低压/超低压下等离子射流的结构与特性,计算出了射流由亚音速过渡到超音速状态,以及等离子射流在超音速状态下由过膨胀向欠膨胀转变的临界真空室压力。研制开发了适用于低压/超低压下使用的圆柱型喷嘴和缩放型喷嘴,并研究了喷嘴形状对射流特的影响。分析了喷嘴结构和真空室压力对涂层微观结构的影响,结果表明:缩放型喷嘴在提高射流的能量,促进粉末熔化和提高沉积效率方面具有优势。分别采用氩-氢和氩-氦两种混合气体在超低压下制备YSZ涂层,氩-氦等离子气体可以增加射流的速度,氩-氢等离子气体可以提高粉末在射流中的熔化程度,两者制备涂层的微观结构呈现很大不同,使用氩-氦气体超低压下可制备具有全纳米等轴晶结构的YSZ涂层。研究大气等离子喷涂射流能量对制备YSZ涂层的微观结构和热震性能的影响,实验结果表明:随等离子喷涂时射流能量的增加,涂层中纳米结构的含量降低,当纳米结构含量为52%时,涂层的抗热震性能最好。
王昭宇[5]（2020）在《磁屏蔽霍尔推力器磁场位形与通道壁面匹配特性的Particle-in-Cell数值模拟研究》文中进行了进一步梳理全面电推进技术的应用,为霍尔推力器提供机遇与挑战。航天任务的发展趋势是执行周期更长、目标更多以及距离更远,这对推力器提出上万小时的寿命需求。磁屏蔽技术能有效降低离子对壁面侵蚀作用,壁面侵蚀不再是制约寿命的决定性因素,这一技术在未来霍尔推力器应用中,是必不可少的关键技术。磁屏蔽技术一方面是形成向阳极凹陷外推磁场,另一方面要保证壁面与磁力线相匹配。基于这两方面问题,本文对磁屏蔽霍尔推力器磁场与壁面形貌的匹配优化过程展开仿真分析。首先,优化Full-PIC程序。根据电子在通道内运动特征,将通道分区。确定不同区域电导率和电子传导过程。传统霍尔仿真中,以通道为界限区分内、外Bohm系数,而磁屏蔽推力器中优化为按磁场梯度区分Bohm系数。从而实现对出口到最大磁场强度位置,正梯度磁场对电子的抑制过程的仿真。并通过实验数据修正Bohm系数的选取,确保仿真结果真实可靠。其次,研究磁力线与壁面匹配模式下,磁场外推程度对放电特性的影响。通过改变磁极、磁屏相对位置与角度,得到最大磁场强度相同但外推程度不同的磁场结构。通过数值仿真研究发现,随磁场的外推,电离和加速区位置也向下游移动,显着影响了电离区所在位置原子密度和高能离子与壁面相互作用关系。壁面与特定磁力线匹配时,均能达到较好的磁屏蔽效果。通过性能特性与磁屏蔽效果,选取最优外推磁场,并选定适合阴极的安装位置。进而,设计与不同磁力线相匹配的壁面形貌,通过PIC仿真分析不同匹配下放电特性的异同点,选取最优匹配磁力线。磁力线的选取显着影响渐扩区域通流面积,决定通道中原子密度分布,影响电离、加速特征。匹配位置更靠近出口段时,有较好的性能和较为严重的壁面侵蚀,根据性能和侵蚀择优选取合适的壁面形貌。最后,考虑实际加工过程与工程化应用中存在的问题。应用磁屏蔽磁场,可以保证推力器有较长的寿命。采用直通道的壁面形貌,加工简单且对精度要求较低。且倒角形貌越小,适当延长直通道长度,有利于性能的提升。对于任务需求来说,具有更高的总冲,任务完成能力更强。此外,过匹配形貌也能满足磁屏蔽效果。通过研究过匹配形貌下放电特征,分析工程应用中过匹配形貌的应用价值。
翟浩[6]（2020）在《针对甲醛处理的等离子体室内空气净化器研制》文中指出当前室内空气污染问题日益严重,有害气体长期影响着人们的身体健康。等离子体凭借高能活性基团和氧化粒子不仅可以有效分解甲醛、TVOC等主要空气污染物,而且能够杀灭细菌和病毒。等离子体技术作为一种新兴的去除空气污染物手段,具有广阔的应用前景。本文通过电场仿真、流体模拟与放电实验相结合的方法,探究了大气压下形成稳定辉光放电的条件,设计了辉光放电极、阵列式放电模块、初效过滤模块、涵道装置、尾气处理层与交流电源。初步研制了针对甲醛处理的等离子体室内空气净化器,对于推动等离子体技术应用与空气净化领域发展具有重要意义。首先,本研究结合单侧介质阻挡放电与非均匀电场分布机理,设计了空心桶型碳纤维螺旋式与双侧金属片式两种构型的放电极,为净化器实现稳定的大气压辉光放电提供了设备支持。通过Maxwell软件搭建电极模型,进行空间电场与电场线矢量分布仿真;在相同电压下,双侧金属电极的气体击穿场强（E≥3×106V/m）区域半径,较碳纤维螺旋式电极增大了35.5%,形成的弥散状等离子体体积扩大了约1.83倍。为了提高等离子体去除污染物的效率,设计了基于两种电极的多排阵列式放电模块,具有良好的辉光放电特性。其次,设计了配备ISO Coarse 70%级别滤芯的折叠式初效过滤模块,能够有效去除PM2.5及更大的固体颗粒物;经过与放电模块的调配测试,设计了参数为输出最高电压6k V、最高频率20k Hz的等离子体交流电源。通过GAMBIT和FLUENT流体软件分析了单根螺旋、双侧金属片与百叶窗三种阵列式放电模块在直通式风道内对空气流动的影响;模拟了气流在两侧进风型与扩口型风道内的速度矢量分布,结果表明增加气流的流通路径与配合交错式放电模块有利于提高污染物去除效率。测试了单根螺旋式电极在60分钟内不同电压下的臭氧排放,结果均满足国家安全标准;并设计了以Mn O2为催化剂、活性炭为载体的尾气处理层,用于吸附分解辉光放电形成的臭氧。最后,对16根铜柱与14根镀镍铜丝两种螺旋式电极模块进行了放电测试,均可以形成大面积辉光放电,产生均匀性良好的等离子体。通过3m3实验净化舱与HTV型甲醛检测仪,测量甲醛气体在常温常压下的自然衰减,50分钟内甲醛浓度降低了大约1.85%,衰减曲线斜率约为0.0007。将三排放电模块组装为单个净化层,共含有21根辉光放电极,并在净化舱中测试对甲醛的初步去除效果;15次的数据记录表明,甲醛浓度降幅为30.53%,约为自衰减的16.5倍,而搭载120至135根电极的净化器样机理论上的甲醛去除率可达90%以上。
沈烨[7]（2020）在《Si掺杂GaAs辐照下表面形貌和光电特性的研究》文中进行了进一步梳理砷化镓（GaAs）作为一种高电子迁移率、宽带隙的半导体材料,在激光器、光电二极管、LED等光电器件的应用方面具有无可比拟的优势。此外,GaAs还因为具有很强的抗辐射能力而常被用于制造航天器件和核反应堆探测器。在太空任务或核应用过程中,GaAs器件将暴露在伽马射线、高能电子、质子和离子等辐射环境中,这些辐射环境可能导致缺陷团簇或位错的产生,从而影响器件的光电性能。因此,研究GaAs的辐照效应对其结构和光电性能的影响,对预测该材料的辐照行为和GaAs抗辐照器件的研制具有重要的意义。本文的主要工作如下:1.研究了Si掺杂GaAs在不同伽玛（Gamma）辐照剂量（0、0.1、1和10 KGy）下的结构特征与光电特性。原子力显微镜（AFM）表征显示在低辐照剂量下,样品的表面粗糙度处于10-11 nm量级,表明在该剂量下表面仍致密平整。随着辐照剂量增加,表面晶粒尺寸变大,凹凸不平,并出现较大空隙,说明GaAs薄膜的粗糙度随着辐射剂量的增加而增大。拉曼散射结果表明在10 KGy下其平均应变为0.009,小于GaAs的最大非弛豫应变（0.038）,意味着GaAs仍具有良好的结晶度。此外,Si掺杂GaAs的电流在3 V偏压下明显减小,而在10 KGy伽玛辐射下其发光强度增加约60%,说明伽玛辐射剂量可能有助于去除GaAs层的非辐射复合中心。因此,Si掺杂GaAs具有良好的耐辐照性能,在高辐射剂量Gamma辐照下仍保持良好的结晶度,并使其发光性能得到较大幅度改善。2.研究了Si掺杂GaAs在N+和Ar+辐照下的结构特征与光电特性,采用的辐照剂量分别为0,5×1015和5×1016 ion/cm-2。在5×10166 cm-2的辐照剂量下,Ar+离子辐照后GaAs表面仍然致密平整,而相同剂量N+离子辐照后GaAs表面粗糙度为0.824 nm,同时产生V型坑状结构与山丘状结构,说明表面受到了明显的损伤。在5×1016 cm-2剂量下,N+和Ar+离子辐照GaAs的应变分别为0.075和0.028。相对于GaAs的最大非弛豫应变（0.038）,Ar+离子辐照下的GaAs仍能保持一定的结晶性。SRIM模拟显示在5×10166 cm-2辐照剂量量下,相同能量下Ar+的辐照损伤更大。然而,拉曼光谱显示N+离子辐照后的应变值大于Ar+离子辐照后的应变值,可能的原因是离子辐照后,材料内部生成了新的Si-N键和Ga-N键,这导致材料的化学键振动模式发生变化,因此Raman光谱中光学声子峰出现大幅红移,晶格应变值也大幅增加。当辐照剂量大于5×1015 cm-2时,N+和Ar+辐照后GaAs的光致发光光谱均发生猝灭,说明不论是N+还是Ar+离子,都会显着降低GaAs的发光效率。综上所述,我们系统研究了Gamma辐照、N+和Ar+辐照Si掺杂GaAs前后的结构特征与光电特性。与Gamma辐照相比,剂量为5×1016 cm-2的N+和Ar+离子辐照会使Si掺杂GaAs产生更大的晶格应变。在10 KGy的Gamma辐照下,GaAs的发光性能会因为非辐射复合中心的去除而得到了很大提升,而当离子辐照剂量高于5×1015cm-2时,砷化镓的光致发光光谱均会发生猝灭。
李敏[8]（2020）在《采空区顶板力—电特征及其点火特性研究》文中指出由于采空区内条件的复杂性,防治采空区及工作面瓦斯爆炸一直是煤矿安全工作的重点和难点,遏制采空区瓦斯爆炸事故对保障我国煤炭能源安全和进一步实现煤矿安全形势的根本好转具有非常重要意义。由于采空区的隐蔽性,人们至今对引发采空区瓦斯燃烧爆炸的点火源类型及特性认识不足,在防治工作中缺少针对性,导致采空区成为近年来国内外重特大瓦斯爆炸事故的主要地点。许多火灾和爆炸案例都归因于难以识别的火源,隐蔽性和原因不明的点火源成为研究的难点。本文提出顶板在地应力作用下的变形破裂造成的电效应是采空区瓦斯爆炸新的产灾机制,从电效应的角度揭示点火特性。基于此,本文构建不同岩石力-电特性测试系统,开展物理实验、数值模拟、理论分析与结合实际案例,研究不同岩性岩石受载变形破裂过程中的产电、放电、引燃瓦斯致灾的特性及机制。取得的主要成果和结论如下:首先,通过构建力电实验系统,研究了不同岩样在不同加载速率和加载方式作用下电流、电压的变化规律,揭示了顶板砂岩的产电特性。结果表明加载速率越大,岩样的平均电荷释放速率就越大,加载速率是岩样自由电荷释放速率的决定性因素;而在岩样破坏瞬间形成的峰值电流和电压,与加载速率的大小并不成比例关系,这与岩样的抗压强度有关;岩样的压电效应增强了含石英岩石的力电敏感性,表现出更强的电特征。其次,利用X射线衍射分析了不同岩样的矿物成分及晶粒大小,利用扫描电镜和核磁共振分析了岩样微观孔隙结构特征。结果表明,顶板砂岩和花岗岩均含有大量石英,而大理岩不含石英;岩石受载的平均产电速率随着岩石中石英晶粒粒径的增大而增大,花岗岩的石英含量虽然较砂岩低,但其平均产电速率均较高;不同种类岩石的孔径分布不同,小孔径的产生能决定岩样的电荷产生速率;岩石在整个受载过程中形成的电流、电压变化,可以将其归纳为压电-破裂产电的协同作用的结果,也可将其认为是化学物理产电协同作用,是两种作用的宏观表现。再次,通过构建实验系统,采集岩样破裂过程中电荷的释放,研究了不同岩样的放电特性。结果表明,不管是低速加载还是高速加载,岩样在主破裂之前,放电电压值均较小,在岩石破裂失效时,会产生一个瞬态的,非连续的,激增的放电电压;提出了基于裂纹扩展的顶板砂岩尖端放电机制,此时由于尖端放电形成的场强,再加上石英晶体的破裂使得压电效应的突然消失,产生极高的场强,经过计算,其场强远远超过空气的击穿强度。然后,利用高速摄像机记录了不同岩样受载变形破裂过程的形态特征及电火花产生规律,研究了采空区顶板破裂点燃瓦斯的机制。结果表明,岩样破坏过程中均有尘云产生,岩样的破裂过程具有爆炸性。火花的产生除了与岩样的石英含量有关外,还与岩样的抗压强度有关。实验过程中岩石压裂产生的闪光不是由于摩擦热产生的光,而是一种电火花,而岩石的压电效应成为电火花强度或者能否产生电火花的关键性因素;提出了电火花的产生是由于电子碰撞将空气电离,并足以将可燃瓦斯气体电离引发瓦斯爆炸,水分的加入则增加了瓦斯爆炸的可能性。提出了采煤过程中煤层顶板的放电致灾特性。最后,探讨了顶板电效应引燃瓦斯致灾规律。通过事故案例,结合事故现场发生发展特征,分析煤自燃标志性气体的产生情况以及对比煤自燃发生环境、历史数据,排除煤自燃作为的点火源的可能性;利用FLAC3D软件模拟案例矿井采动过程中的应力场时空演化规律,结合顶板岩石力电特性,提出了事故矿井采空区顶板破裂产生电火花的情景,并将聚集于此的预混瓦斯空气击穿并电离,从而引燃瓦斯,形成瓦斯爆炸,最终引燃采空区的遗煤,遗煤成为持续性的火源,使得采空区持续发生多次爆炸。本文研究成果为正确认识采空区瓦斯爆炸的点火源提供了新的思路,并证实了其科学性,对进一步提高煤矿安全水平,遏制煤矿瓦斯爆炸的发生具有十分重要的意义。该论文有图96幅,表15个,参考文献223篇。
鹿畅[9]（2019）在《Kaufman型离子推力器中等离子体的数值模拟研究》文中研究说明近年来,电推力器逐渐成为在轨航天任务的主要推力装置,而Kaufman型离子推力器是目前电推力器中比冲和效率最高的电推力器之一,也是应用最广泛的电推力器之一。但随着Kaufman型离子推力器尺寸和功率的增大,以及结构的变化（如非轴对称结构的环型离子推力器）,许多新的问题相继产生并亟待解决,如放电室内等离子体的均匀性变差、栅极使用寿命降低等。由于实验方法成本高、周期长,数值模拟方法已成为研发Kaufman型离子推力器的首选方法。本文以Kaufman型离子推力器放电室、栅极和羽流中的等离子体为具体研究对象,其中又以放电室中的等离子体为核心,采用数值模拟方法展开研究,以期能更深入的了解Kaufman型离子推力器中等离子体的特性,从而辅助其进一步研发。本文的主要研究工作如下:首先,针对放电室中等离子体各向异性的扩散特性发展了一套三维各向异性浸入式有限元（IFE）算法。该算法可以在结构化网格中求解具有复杂界面的等离子体各向异性扩散问题,其不仅具有良好的计算效率、精度和收敛性,而且具有较好的通用性,可同时求解各向异性或各向同性的齐次及非齐次界面问题。其次,基于等离子体双极扩散描述和Particle-in-cell Monte Carlo Collision（PIC-MCC）算法提出了求解放电室控制方程的混合PIC解耦迭代算法,并结合提出的各向异性IFE算法建立了具备较高效率和精度的放电室三维仿真模型。该模型可以对非轴对称结构的放电室进行仿真。而且,得益于混合PIC解耦迭代算法的高计算效率,该模型也具有较高的计算效率。并利用兰州空间物理研究所自主研发的传统Kaufman型离子推力器（LIPS-300）和5k W环型离子推力器的实验结果对该模型进行了验证,结果显示该模型保持了良好的计算精度,可以对放电室的性能进行有效预测。然后,利用所建立的放电室三维仿真模型,对影响放电室出口处等离子体分布特性的相关因素进行了研究,并提出了一种可提高等离子体均匀性的环型离子推力器放电室构型。仿真结果显示:对于传统Kaufman型离子推力器,阴极长度缩短、磁场构型选取四磁极构型时,放电室出口处等离子体的均匀性改善。对于环型离子推力器,增大阴极长度和放电通道宽径比可以改善放电室出口处等离子体的均匀性,但增加磁极个数对等离子体的分布基本没有影响。本文提出的环型离子推力器放电室构型可较好的改善放电室出口处等离子体的均匀性,但其束流等宏观性能还需进一步优化。最后,基于放电室的仿真结果,对多工况下栅极系统的性能和环型离子推力器的羽流特性进行了研究。而且,针对环型离子推力器的非轴对称羽流,本研究还发展了一套三维羽流仿真模型。研究结果表明:放电室出口处等离子体分布的不均匀性会显着影响栅极的寿命,而且在不同的等离子体密度下,加速栅极孔壁腐蚀的机理以及减速栅极对栅极性能的影响也不相同,因此栅极性能的仿真必须考虑放电室出口处等离子体分布的不均匀性;而羽流场对束流离子的初始分布较为敏感,所以环型离子推力器的羽流场同样呈现出非轴对称特性,因此环型离子推力器的羽流仿真需要以三维的放电室仿真结果为基础。本论文研究工作不仅促进了Kaufman型离子推力器仿真算法的发展,同时进一步加深了对Kaufman型离子推力器工作机理及性能限制的理解,为Kaufman型离子推力器下一步设计研发提供了参考和理论支撑。
于海超[10]（2020）在《微小粒子的纳秒脉冲激光推进机理与方法研究》文中研究表明脉冲激光诱导产生的等离子体冲击波推进作为一种新颖的推进技术受到广泛的关注。聚焦后的激光诱导产生冲击波通过反冲作用驱动靶材前进,与传统推进技术相比,该推进技术具有非接触、高比冲、费用低等特点,但大多数推进研究多数集中在宏观领域。本论文就基于微结构的激光诱导等离子体冲击波在微观领域的推进进行研究,采用模型仿真、理论计算结合粒子动力学效应等手段,对推进机制、推进模式、推进效率等进行了深入全面的研究,并得到预期结果。基于微结构的激光诱导等离子体冲击波推进在粒子筛选、分离、基质表面杂质粒子清除等方面具有重要意义。本论文的主要研究内容如下:1.提出了一种可以减小激光能量损失并作为导向工具限制粒子运动的光纤-毛细石英管微结构（“微枪”结构）,通过粒子在微结构中受到冲击波撞击后的动力学过程分析了粒子的推进效率和推进模式,在实验条件范围内,随着激光能量的上升,推进模式由单一的大气呼吸模式转变为大气呼吸模式和烧蚀模式共同作用,此外微结构的使用限制了冲击波的传播方向,增强了冲击波与微球粒子之间的作用力,有助于粒子推进效率的提高。2.提出了一种尖端尺寸可控的锥形光纤（9.6-125 μm）结构,基于该结构通过调整激光能量以及粒子大小尺寸对推进机制进行分析,锥形光纤在弯曲程度范围内可任意弯折,通过显微操控调节锥形光纤方向,冲击波传播方向得到控制,实现了基质表面粒子的定向推进,在粒子筛选、分离和器件表面杂质粒子定向去除方面具有潜在的应用前景。3.主要是利用激光诱导等离子体冲击波模拟基质表面杂质粒子的清除,通过调节激光能量以及等离子体与杂质粒子之间的间隙距离d等参数,观察基质表面杂质粒子的清除效果,确定实现基质表面杂质粒子的无损清洗的最佳参数值,此外对位于等离子体不同位置的球形粒子的运动模式进行了分析。4.理论计算以及物理仿真模型建立,对基于微结构的激光诱导等离子体冲击波特性进行分析,分析内容包括冲击波的能量强度分布情况、冲击波的传播特性（传播速度、传播距离）以及冲击波压力特性等,在同一激光能量条件下,冲击波携带能量强度以及压力随传播距离单调降低;保持传播距离不变,冲击波携带能量强度以及压力随激光能量单调增加。综上所述,本论文中提出脉冲激光与微结构有效结合,实现了微米量级的粒子驱动。根据粒子的动力学过程结合模型仿真、理论计算可实现推进机制、推进模式、粒子推进效率、粒子运动模式的分析。此外,对于空间直接聚焦的激光,合理的调整激光能量、间隙距离d等参数,为实现基质表面杂质粒子的无损清除研究提供信息支撑。
二、Atomic Ionization by Electron Impact（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Atomic Ionization by Electron Impact（论文提纲范文）
（1）场助热电离式TiO2纳米管温度传感器机理研究及性能优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 微纳温度传感器与场助热电子发射的研究现状 |
| 1.2.1 微纳温度传感器的研究现状 |
| 1.2.2 微纳放电电极材料的研究现状 |
| 1.2.3 场助热电子发射的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容及组织结构 |
| 2 电离式TiO_2纳米管传感器的放电理论 |
| 2.1 电子发射理论 |
| 2.1.1 热电子发射理论 |
| 2.1.2 次级电子发射理论 |
| 2.1.3 场致电子发射理论 |
| 2.1.4 场助热电子发射理论 |
| 2.2 气体放电理论 |
| 2.2.1 气体放电过程 |
| 2.2.2 气体放电分类 |
| 2.2.3 电晕放电原理 |
| 2.3 电离式纳米管温度传感器的工作原理 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 电离式TiO_2纳米管温度传感器机理仿真研究 |
| 3.1 传感器放电机理仿真模型的建立 |
| 3.1.1 仿真几何模型的建立 |
| 3.1.2 仿真控制方程 |
| 3.1.3 等离子体化学反应 |
| 3.1.4 边界条件的设置 |
| 3.2 传感器放电仿真结果分析 |
| 3.2.1 空间电子的输运机制 |
| 3.2.2 电场强度的时空分布 |
| 3.2.3 电子温度的发展规律 |
| 3.2.4 放电电流密度的形成过程 |
| 3.3 温度对传感器放电的影响 |
| 3.3.1 不同温度对空间放电过程的影响 |
| 3.3.2 不同温度对放电电流密度的影响 |
| 3.3.3 传感器温度敏感特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 电离式TiO_2纳米管温度传感器的制备与温敏特性研究 |
| 4.1 TiO_2纳米管阵列的制备方法 |
| 4.1.1 水热合成法 |
| 4.1.2 溶胶-凝胶法 |
| 4.1.3 阳极氧化法 |
| 4.2 阳极氧化法制备TiO_2纳米管 |
| 4.2.1 TiO_2纳米管的生长机理 |
| 4.2.2 实验主要药品与仪器 |
| 4.2.3 TiO_2纳米管的制备 |
| 4.2.4 TiO_2纳米管的形貌 |
| 4.3 TiO_2纳米管温度传感器温敏特性实验研究 |
| 4.3.1 放电实验系统的搭建 |
| 4.3.2 真空中不同温度下TiO_2纳米管传感器发射特性 |
| 4.3.3 空气中不同温度下TiO_2纳米管传感器放电特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 电离式TiO_2纳米管温度传感器输出性能优化 |
| 5.1 传感器纳米管电极的掺杂改性 |
| 5.1.1 掺杂元素的选取 |
| 5.1.2 锰掺杂TiO_2纳米管的制备 |
| 5.1.3 锰掺杂TiO_2纳米管的形貌 |
| 5.1.4 真空中不同温度下锰掺杂TiO_2纳米管传感器发射特性 |
| 5.1.5 空气中不同温度下锰掺杂TiO_2纳米管传感器放电特性 |
| 5.2 传感器纳米管间距的优化 |
| 5.2.1 不同管间距下静电模型的建立 |
| 5.2.2 传感器静电屏蔽效应的研究 |
| 5.2.3 不同纳米管间距下空间放电结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（2）高超声速流中气体分子与陶瓷靶碰撞光谱特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 高速碰撞光谱内涵 |
| 1.3 高速碰撞光谱的国内外研究现状 |
| 1.3.1 高能粒子与高层大气碰撞光谱 |
| 1.3.2 高超声速固体与固体靶碰撞光谱 |
| 1.3.3 高超声速气体与固体靶碰撞光谱 |
| 1.4 高温环境材料光谱发射率研究现状 |
| 1.5 论文的主要研究内容和结构安排 |
| 第2章 高超声速气流与陶瓷靶作用能量转移机制研究 |
| 2.1 碰撞理论 |
| 2.1.1 碰撞基本过程分析 |
| 2.1.2 高速碰撞发光机理 |
| 2.2 高速气流分子与固体表面碰撞模型 |
| 2.2.1 高速气流与晶格面相互作用 |
| 2.2.2 高速气流分子与靶面晶格碰撞模型 |
| 2.3 碰撞相关的原子分子能级计算 |
| 2.3.1 氮气分子振转能级计算 |
| 2.3.2 氮原子能级跃迁计算 |
| 2.3.3 硅原子能级跃迁计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 高超声速气流与耐高温陶瓷靶作用光谱探测实验研究 |
| 3.1 耐高温陶瓷靶材料介绍 |
| 3.2 光谱探测系统介绍 |
| 3.2.1 光谱探测系统设计与搭建 |
| 3.2.2 光谱探测系统标定 |
| 3.3 风洞模拟高超声速环境实验方案 |
| 3.3.1 高超声速气流的产生装置 |
| 3.3.2 风洞高超声速气流与陶瓷靶相互作用光谱探测系统建立 |
| 3.3.3 风洞高超声速气流与陶瓷靶作用试验流程及参数设定 |
| 3.4 高超声速气流与陶瓷靶碰撞光谱数据处理 |
| 3.4.1 背景噪声与传递函数去除 |
| 3.4.2 复合光谱线分离 |
| 3.5 高超声速气动来流光谱特性研究 |
| 3.6 耐高温陶瓷在高超声速气动作用下光谱特性研究 |
| 3.6.1 可见光波段不同气动加热环境下光谱特性分析 |
| 3.6.2 近红外光波段不同气动加热环境下光谱特性分析 |
| 3.6.3 中红外光波段不同气动加热环境下光谱特性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高超声速气流与陶瓷靶相互作用产生等离子体特性研究 |
| 4.1 低信噪比等离子体谱数据处理方法 |
| 4.2 基于光谱计算等离子体参数方法 |
| 4.2.1 电子温度诊断 |
| 4.2.2 电子密度诊断 |
| 4.2.3 电子振荡频率诊断 |
| 4.3 风洞高超声速环境下等离子体谱测试与分析 |
| 4.4 风洞高超声速环境下等离子体参数计算 |
| 4.4.1 高超声速环境下等离子体电子密度计算 |
| 4.4.2 高超声速环境下等离子体电子温度计算 |
| 4.4.3 高超声速环境下等离子体电子振荡频率计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高超声速环境下耐高温陶瓷靶温度和发射率特性研究 |
| 5.1 靶材温度和光谱发射率反演模型建立 |
| 5.2 风洞烧蚀过程中材料温度反演计算 |
| 5.2.1 等离子体鞘套附面层温度研究 |
| 5.2.2 不同气动加热阶段材料温度反演计算 |
| 5.2.3 陶瓷靶温度分布反演 |
| 5.3 不同波段不同气动加热段光谱发射率反演 |
| 5.3.1 可见波段材料光谱发射率反演计算 |
| 5.3.2 近红外波段材料光谱发射率反演计算 |
| 5.3.3 中红外波段材料光谱发射率反演计算 |
| 5.4 高速气流停止后材料表面发射率随时间变化 |
| 5.5 不确定度和误差分析 |
| 5.5.1 光谱发射率不确定度分析 |
| 5.5.2 光谱发射率测量误差分析 |
| 5.5.3 温度反演误差分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 本文的创新性研究工作 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（3）小功率磁屏蔽霍尔效应推力器的理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 小功率磁屏蔽霍尔效应推力器的研究背景 |
| 1.1 应用背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 当前磁屏蔽技术的设计理论与研究方法 |
| 1.2.4 小功率磁屏蔽霍尔推力器的现存问题 |
| 1.3 研究内容 |
| 第二章 霍尔推力器等离子体流动与壁面削蚀的数值模型 |
| 2.1 工作原理与计算流程 |
| 2.2 等离子体流动模型 |
| 2.2.1 计算域的初始参数 |
| 2.2.2 PIC模型求解粒子输运过程 |
| 2.2.3 等离子体化学动力学碰撞(PCD)模型 |
| 2.2.4 重粒子间的碰撞(DSMC)模型 |
| 2.2.5 粒子对壁面作用模型 |
| 2.2.6 空间电势模型 |
| 2.2.7 流场计算收敛条件 |
| 2.3 壁面削蚀模型 |
| 2.3.1 溅射产额计算 |
| 2.3.2 BN的微观结构 |
| 2.3.3 分子点阵推移模型 |
| 2.4 推进性能与壁面寿命的参数定义 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 霍尔磁屏蔽对壁面寿命和推进性能的影响机理研究 |
| 3.1 数值计算的工况设定 |
| 3.2 寿命变化规律 |
| 3.3 磁屏蔽作用对寿命的影响机理 |
| 3.3.1 削蚀作用的强弱 |
| 3.3.2 平衡削蚀线的位置 |
| 3.4 推力的变化规律 |
| 3.5 磁屏蔽作用对推力的影响机理 |
| 3.5.1 影响离子数量的机理 |
| 3.5.2 影响离子能量的机理 |
| 3.5.3 推力器的能耗途径 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 霍尔推力器等离子体流场与壁面削蚀模型的验证研究 |
| 4.1 试验内容 |
| 4.1.1 试验平台 |
| 4.1.2 推力器技术状态 |
| 4.1.3 测量方法 |
| 4.2 计算与试验结果的对比 |
| 4.2.1 推力验证 |
| 4.2.2 离子电流密度验证 |
| 4.2.3 离子能量分布验证 |
| 4.2.4 电子温度验证 |
| 4.2.5 光谱验证 |
| 4.2.6 电子碰撞选取机制修正后的误差消除 |
| 4.2.7 削蚀质量验证 |
| 4.2.8 削蚀轮廓验证 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 小功率霍尔效应推力器磁屏蔽作用的优化设计策略 |
| 5.1 推力与寿命之间平衡点的选取 |
| 5.2 磁屏蔽的改进设计方法 |
| 5.2.1 磁极顶间距与磁屏-磁极顶距离对磁力线位形的影响规律 |
| 5.2.2 内外线圈安匝数对磁力线位形的影响规律 |
| 5.2.3 磁饱和的影响及修正 |
| 5.2.4 热负荷的影响及修正 |
| 5.3 优化策略的方案举例 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.1.1 工作总结 |
| 6.1.2 创新点 |
| 6.2 展望与启迪 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）热喷涂等离子射流特性的诊断及涂层制备研究（论文提纲范文）
| 创新点摘要 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 等离子喷涂技术 |
| 1.2.1 等离子喷涂的原理 |
| 1.2.2 等离子喷涂特性 |
| 1.2.3 等离子喷涂送粉方式 |
| 1.2.4 等离子喷涂技术的应用与发展 |
| 1.3 等离子射流特性研究 |
| 1.3.1 直接测量法 |
| 1.3.2 光谱测量法 |
| 1.3.3 数值模拟法 |
| 1.4 射流特性对制备涂层的影响 |
| 1.4.1 射流能量的影响 |
| 1.4.2 等离子气体成分的影响 |
| 1.4.3 喷嘴形状的影响 |
| 1.4.4 涂层的制备研究 |
| 1.5 等离子射流特性诊断存在的问题 |
| 1.5.1 等离子射流的热力学状态 |
| 1.5.2 等离子射流特性研究现状 |
| 1.5.3 等离子射流特性诊断存在的问题 |
| 1.6 本文的研究内容 |
| 2 大气下热喷涂等离子射流测量原理及射流特性诊断研究 |
| 2.1 光谱测量原理与装置 |
| 2.1.1 电子温度测量原理 |
| 2.1.2 电子密度的计算 |
| 2.1.3 电离程度计算方法 |
| 2.2 光谱测量结果与讨论 |
| 2.2.1 电子温度测量 |
| 2.2.2 电子密度测量 |
| 2.2.3 电离程度测量 |
| 2.3 焓探针测量原理与装置 |
| 2.3.1 焓探针测量装置及其结构 |
| 2.3.2 等离子温度的焓探针测量 |
| 2.3.3 等离子射流速度的焓探针测量 |
| 2.4 焓探针测量结果与讨论 |
| 2.4.1 焓探针测量的灵敏度与精度分析 |
| 2.4.2 等离子温度的焓探针测量 |
| 2.4.3 等离子射流速度 |
| 2.5 焓探针与发射光谱测量结果对比研究 |
| 2.6 小结 |
| 3 低压/超低压下热喷涂等离子射流特性研究 |
| 3.1 低压/超低压下焓探针与发射光谱诊断方法 |
| 3.1.1 低压/超低压下焓探针测量 |
| 3.1.2 低压/超低压下发射光谱诊断技术 |
| 3.2 低压/超低压下热喷涂等离子射流特性测量结果 |
| 3.2.1 止滞压力、电子温度和电子密度的轴向分布 |
| 3.2.2 射流中止滞压力、电子温度和电子密度的径向分布 |
| 3.3 低压/超低压下等离子射流结构分析 |
| 3.3.1 喷嘴内与喷嘴出口处压力随着真空室压力的演变 |
| 3.3.2 不同真空室压力下等离子射流流动状态分析 |
| 3.4 焓探针与发射光谱测温结果对比分析 |
| 3.5 小结 |
| 4 低压/超低压下喷枪喷嘴对射流特性的影响 |
| 4.1 喷嘴的结构设计 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.2.1 射流特性分析 |
| 4.2.2 喷枪热效率 |
| 4.2.3 喷枪电特性 |
| 4.2.4 粉末在射流中的熔化与蒸发 |
| 4.3 小结 |
| 5 射流特性对YSZ涂层制备影响研究 |
| 5.1 喷嘴形状和真空室压力对YSZ涂层微观组织结构的影响 |
| 5.1.1 实验方法 |
| 5.1.2 实验结果 |
| 5.1.3 喷嘴形状和真空室压力影响分析 |
| 5.2 气体成分对YSZ涂层微观结构的影响 |
| 5.2.1 实验方法 |
| 5.2.2 实验结果 |
| 5.2.3 气体成分影响分析 |
| 5.3 射流能量对YSZ涂层微观结构及性能的影响 |
| 5.3.1 实验方法 |
| 5.3.2 实验结果 |
| 5.3.3 射流能量影响分析 |
| 5.4 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间科研成果 |
| 致谢 |
（5）磁屏蔽霍尔推力器磁场位形与通道壁面匹配特性的Particle-in-Cell数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.1.3 课题研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 磁屏蔽霍尔推力器放电通道形貌与磁场匹配研究现状 |
| 1.2.2 磁屏蔽技术的应用对推力器放电特性影响 |
| 1.2.3 通道形貌对霍尔推力器工作特性影响研究现状 |
| 1.3 论文主要内容及章节安排 |
| 第2章 磁屏蔽霍尔推力器放电的Full-PIC数值模拟方法及经验参数整定 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 霍尔推力器放电的Full-PIC数值模拟 |
| 2.2.1 基本物理过程与简化方法 |
| 2.2.2 模拟区域与边界条件 |
| 2.3 针对磁屏蔽磁场的模型修正 |
| 2.3.1 磁屏蔽磁场的特殊性 |
| 2.3.2 基于磁场梯度的电子反常传导修正模型 |
| 2.3.3 修正效果的对比分析 |
| 2.4 磁屏蔽放电模拟的经验参数整定 |
| 2.4.1 PIC放电参数计算 |
| 2.4.2 实验放电参数 |
| 2.4.3 实验与模拟结果对比研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 磁场外推程度对磁屏蔽霍尔推力器放电特征影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型设计 |
| 3.2.1 外推磁场设计 |
| 3.2.2 匹配壁面设计 |
| 3.2.3 PIC计算区域网格离散 |
| 3.3 仿真结果分析与讨论 |
| 3.3.1 PIC宏观性能参数 |
| 3.3.2 电离区等离子体分布特性 |
| 3.3.3 加速区等离子体分布特性 |
| 3.3.4 侵蚀与阴极环境分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 近壁磁力线与壁面形貌匹配设计对磁屏蔽霍尔推力器放电特性的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 近壁磁力线与壁面形貌匹配设计 |
| 4.3 仿真结果分析与讨论 |
| 4.3.1 气体流动仿真模型 |
| 4.3.2 中性原子分布特性 |
| 4.3.3 PIC性能参数及分析 |
| 4.3.4 电离区等离子体密度分布 |
| 4.3.5 加速区等离子体密度分布 |
| 4.3.6 侵蚀与阴极环境分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 考虑工程应用的磁场与壁面匹配 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 直通道壁面匹配 |
| 5.2.1 直通道与倒角通道性能对比 |
| 5.2.2 直通道与倒角通道电离、加速对比 |
| 5.2.3 磁极侵蚀与阴极安装位置 |
| 5.2.4 直通道长度变化对放电特性影响 |
| 5.3 近壁磁力线与壁面形貌过匹配 |
| 5.3.1 近壁磁力线与壁面形貌的过匹配设计 |
| 5.3.2 仿真结果讨论与分析 |
| 5.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）针对甲醛处理的等离子体室内空气净化器研制（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 室内环境空气现状 |
| 1.1.2 当前室内空气治理技术 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 辉光放电等离子体空气净化技术 |
| 2.1 辉光放电等离子体的产生过程 |
| 2.2 大气压环境下辉光放电可行性分析 |
| 2.3 辉光放电等离子体空气净化机理分析 |
| 2.3.1 等离子体去除甲醛机理 |
| 2.3.2 等离子体去除其他污染物机理 |
| 2.4 其他空气净化技术比较分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 净化装置中电极模块的设计与放电特性研究 |
| 3.1 单侧介质阻挡放电特性分析 |
| 3.2 非均匀电场下介质阻挡放电极的设计 |
| 3.2.1 碳纤维螺旋式电极放电特性与分析 |
| 3.2.2 绝缘层厚度对放电特性的影响分析 |
| 3.2.3 碳纤维螺距对放电特性的影响分析 |
| 3.3 双侧金属片螺旋式电极放电特性与分析 |
| 3.4 阵列式电极模块的放电特性与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 净化器的整体设计与研究 |
| 4.1 净化器的构成及设计思路 |
| 4.2 初效过滤模块及等离子体电源设计 |
| 4.3 净化器的风道设计与流体仿真研究 |
| 4.3.1 不同放电模块在风道中的流体模拟分析 |
| 4.3.2 不同风道内的速度矢量分布与流体分析 |
| 4.4 尾气处理层的设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 空气净化器性能检测 |
| 5.1 实验设备及检测仪器 |
| 5.1.1 空气净化实验舱 |
| 5.1.2 甲醛及臭氧检测仪 |
| 5.1.3 气体污染物发生装置 |
| 5.2 实验步骤及安排 |
| 5.3 检测结果与分析 |
| 5.3.1 放电模块的放电效果检测与分析 |
| 5.3.2 甲醛自然衰减检测与分析 |
| 5.3.3 净化层去除甲醛性能检测与分析 |
| 5.4 本章小节 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）Si掺杂GaAs辐照下表面形貌和光电特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 III-V族半导体简介 |
| 1.2 GaAs的结构性质 |
| 1.3 材料的辐照效应 |
| 1.4 Si掺杂对GaAs性能的调控作用 |
| 1.5 本论文研究意义 |
| 第二章 样品制备与测试方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Si掺杂GaAs的制备方法 |
| 2.2.1 分子束外延法(MBE)的基本原理 |
| 2.2.2 MBE生长的特点 |
| 2.3 材料分析测试方法 |
| 2.3.1 原子力显微镜(AFM) |
| 2.3.2 拉曼光谱(Raman) |
| 2.3.3 光致发光光谱(PL) |
| 2.3.4 电流电压曲线(I-V) |
| 2.4 材料离子辐照的SRIM模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 Gamma辐照下Si掺杂GaAs结构特征与光电特性的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 分子束外延制备样品 |
| 3.2.2 Gamma辐照概念及实验流程 |
| 3.2.3 结构形貌和光电特性的表征 |
| 3.3 结果和讨论 |
| 3.3.1 AFM观测表面形貌结果分析 |
| 3.3.2 Raman观测结构特征结果分析 |
| 3.3.3 PL观测发光特性结果分析 |
| 3.3.4 I-V观测电学特性结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 N~+和Ar~+离子辐照下Si掺杂GaAs结构特征与光电特性的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 分子束外延制备样品 |
| 4.2.2 离子辐照概念及实验流程 |
| 4.2.3 离子辐照SRIM模拟 |
| 4.2.4 结构形貌和光电特性的表征 |
| 4.3 结果和讨论 |
| 4.3.1 位移损伤对结构和发光性能的结果分析 |
| 4.3.2 AFM观测表面形貌结果分析 |
| 4.3.3 Raman观测结构特征结果分析 |
| 4.3.4 PL观测发光特性结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 前景展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻硕期间的研究成果 |
（8）采空区顶板力—电特征及其点火特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 目前研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 研究方案及技术路线 |
| 2 煤矿顶板砂岩应力作用下的产电特性 |
| 2.1 力电特性实验系统 |
| 2.2 不同加载速度的力电特性 |
| 2.3 不同加载方式的力电特性 |
| 2.4 不同岩石的力电耦合特征 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 煤矿顶板砂岩力电特性的微观影响机制 |
| 3.1 矿物成分对力电特性的影响 |
| 3.2 细观结构对力电特性的影响 |
| 3.3 岩石力电效应的微观机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 顶板砂岩的放电特征及点火特性 |
| 4.1 岩样受载过程中的电荷释放规律 |
| 4.2 岩样破碎过程的火花特征 |
| 4.3 煤矿顶板砂岩电效应引燃瓦斯致灾机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 采空区顶板电效应引燃瓦斯致灾特征 |
| 5.1 皖北任楼煤矿瓦斯爆炸事故概况 |
| 5.2 任楼矿瓦斯爆炸事故点火源分析 |
| 5.3 吉林八宝矿特大瓦斯爆炸事故分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论及展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）Kaufman型离子推力器中等离子体的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 影响Kaufman型离子推力器性能的关键因素 |
| 1.2.1 放电室内等离子体的分布特性 |
| 1.2.2 多工况下栅极的寿命 |
| 1.2.3 羽流的分布特性 |
| 1.3 Kaufman型离子推力器放电室仿真现状 |
| 1.3.1 零维模型 |
| 1.3.2 二维模型 |
| 1.3.3 复杂边界各向异性场求解问题 |
| 1.4 Kaufman型离子推力器栅极和羽流仿真现状 |
| 1.4.1 栅极仿真研究现状 |
| 1.4.2 羽流仿真研究现状 |
| 1.5 研究现状分析及问题总结 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 三维各向异性IFE算法的提出及有效性验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 三维各向异性IFE算法的提出 |
| 2.2.1 各向异性界面问题的描述 |
| 2.2.2 各向异性三维非齐次IFE空间的建立 |
| 2.2.3 各向异性非齐次伽辽金IFE方法的导出 |
| 2.3 算法的有效性验证 |
| 2.3.1 算例一:各向异性常系数齐次界面问题 |
| 2.3.2 算例二:各向异性常系数非齐次界面问题 |
| 2.3.3 算例三:各向异性非常系数非齐次界面问题 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 三维放电室解耦迭代仿真模型的建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 放电室总体控制方程及解耦迭代算法的提出 |
| 3.2.1 基本假设和总体控制方程的导出 |
| 3.2.2 解耦迭代算法的提出 |
| 3.3 子控制方程的导出及求解方法概述 |
| 3.3.1 原初电子控制方程的PIC-MCC求解方法 |
| 3.3.2 等离子体三维双极扩散方程的导出 |
| 3.3.3 中性原子零维控制方程的导出 |
| 3.4 三维放电室仿真模型的建立及验证 |
| 3.4.1 传统离子推力器 |
| 3.4.2 环型离子推力器 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 放电室出口等离子体均匀性影响因素的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传统离子推力器 |
| 4.2.1 放电室放电特性分析 |
| 4.2.2 阴极长度对均匀性的影响 |
| 4.2.3 磁场结构对均匀性的影响 |
| 4.3 环型离子推力器 |
| 4.3.1 放电室放电特性分析 |
| 4.3.2 阴极长度对均匀性的影响 |
| 4.3.3 磁场结构对均匀性的影响 |
| 4.3.4 宽径比对均匀性的影响 |
| 4.3.5 一种可提高均匀性的环形放电室构型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 多工况栅极性能及羽流特性的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 栅极数值模拟方法概述 |
| 5.3 工况对栅极寿命影响的研究 |
| 5.3.1 基于放电室仿真结果的仿真工况设置 |
| 5.3.2 多工况下的栅极寿命分析 |
| 5.4 多工况下加速栅极孔壁腐蚀机理的研究 |
| 5.4.1 仿真模型设置 |
| 5.4.2 加速栅极孔壁腐蚀机理的分析 |
| 5.4.3 CEX离子产生位置变化的分析 |
| 5.5 多工况下减速栅极对栅极性能影响的研究 |
| 5.5.1 仿真模型设置 |
| 5.5.2 栅极引出性能及腐蚀特性变化的分析 |
| 5.6 环型离子推力器羽流特性的研究 |
| 5.6.1 影响羽流分布的关键因素概述 |
| 5.6.2 三维羽流模型的建立 |
| 5.6.3 羽流离子的分布特性分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 等离子体双极扩散方程推导方法的验证—柱坐标系下的等离子体双极扩散方程 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）微小粒子的纳秒脉冲激光推进机理与方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 激光推进概述 |
| 1.3 激光诱导等离子体冲击波(LIPSW)推进分类 |
| 1.4 靶材推进效率评估 |
| 1.4.1 靶材推进效率表征参数 |
| 1.4.2 外界环境对靶材推进效率的影响 |
| 1.4.3 靶材结构设计对推进效率的影响 |
| 1.5 LIPSW推进国内外研究现状综述 |
| 1.5.1 国外研究现状 |
| 1.5.2 国内研究现状 |
| 1.6 本论文研究内容 |
| 第2章 LIPSW推进机理概述 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光与靶材以及空气的相互作用 |
| 2.3 LIPSW推进模式 |
| 2.4 脉冲激光产生的等离子体特性 |
| 2.4.1 等离子体中电子产生 |
| 2.4.2 等离子体对激光能量的吸收及屏蔽 |
| 2.4.3 等离子体向外膨胀形成的LSCW和LSDW |
| 2.5 等离子体表征参数 |
| 2.5.1 电子数密度 |
| 2.5.2 等离子体温度 |
| 2.6 LIPSW传播特性 |
| 2.6.1 冲击波传播距离、速度 |
| 2.6.2 冲击波压力传播 |
| 2.6.3 靶材运动的动力来源及运动模式分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 “微枪”结构和空间几何结构内粒子动力学研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于“微枪”结构的LIPSW驱动微球研究 |
| 3.2.1 推进装置模块功能介绍 |
| 3.2.2 “微枪”结构和空间几何结构的制备 |
| 3.2.3 “微枪”结构模型仿真 |
| 3.3 多参数对粒子动力学过程影响 |
| 3.4 空间几何结构对粒子运动的影响 |
| 3.4.1 基于几何结构的冲击波模型仿真 |
| 3.4.2 几何结构对粒子推进效率影响 |
| 3.4.3 粒子获得能量与激光能量分配 |
| 3.5 “微枪”结构潜在应用分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于锥形光纤结构的LIPSW定向驱动粒子研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于锥形光纤结构的粒子定向驱动 |
| 4.2.1 锥形光纤结构制备 |
| 4.2.2 锥形光纤尖端空气等离子体特性 |
| 4.2.3 锥形光纤结构模型/数值仿真 |
| 4.3 基于锥形光纤结构条件下多参数对粒子动力学过程影响 |
| 4.4 粒子表面受力分析 |
| 4.5 粒子运动表征及运动模式分析 |
| 4.6 基于锥形光纤结构LIPSW推进的模拟应用 |
| 4.6.1 锥形光纤实现粒子的筛选、分离 |
| 4.6.2 锥形光纤定向清除光纤丝表面杂质粒子 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 LIPSW清除基质表面粒子研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多参数对粒子动力学过程影响 |
| 5.3 粒子的运动模式分析 |
| 5.4 潜在应用——LIPSW模拟清除微结构表面杂质粒子 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、Atomic Ionization by Electron Impact（论文参考文献）
- [1]场助热电离式TiO2纳米管温度传感器机理研究及性能优化[D]. 张妮. 西安科技大学, 2021(02)
- [2]高超声速流中气体分子与陶瓷靶碰撞光谱特性研究[D]. 蔡鹏程. 长春理工大学, 2021(01)
- [3]小功率磁屏蔽霍尔效应推力器的理论与实验研究[D]. 于博. 电子科技大学, 2021(01)
- [4]热喷涂等离子射流特性的诊断及涂层制备研究[D]. 孙成琪. 大连海事大学, 2020(04)
- [5]磁屏蔽霍尔推力器磁场位形与通道壁面匹配特性的Particle-in-Cell数值模拟研究[D]. 王昭宇. 哈尔滨工业大学, 2020
- [6]针对甲醛处理的等离子体室内空气净化器研制[D]. 翟浩. 北京交通大学, 2020(03)
- [7]Si掺杂GaAs辐照下表面形貌和光电特性的研究[D]. 沈烨. 电子科技大学, 2020(07)
- [8]采空区顶板力—电特征及其点火特性研究[D]. 李敏. 中国矿业大学, 2020
- [9]Kaufman型离子推力器中等离子体的数值模拟研究[D]. 鹿畅. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [10]微小粒子的纳秒脉冲激光推进机理与方法研究[D]. 于海超. 哈尔滨工程大学, 2020(04)