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脉冲功率及等离子体技术

1)发展了气体放电研究方向,主要从事大气压辉光放电机理研究和超高气压(~100大气压)气体在超短脉冲(~1ns)作用下的放电理论研究。

大气压下辉光放电的研究得到了教育部和学校985的资助,建设了比较完善的实验装置。根据实验和数值模拟结果,得出了“如果不设法降低大气压空气的击穿场强,难以实现大气压空气中辉光放电”的重要结论,相关结果发表在我国的物理学报上,另一篇发表在英国的Plasma Sources Science & Technology上的论文被该期刊评为2003年最受读者欢迎的10篇论文之一(top 10 download of 2003)。

超高气压(~100大气压)气体在超短脉冲(~1ns)作用下的放电理论研究是国家863项目(2002-2005),建立了放电全过程(气体击穿、电压崩溃、气体恢复)的物理模型并进行数值模拟计算,通过了总装备部的项目验收。

2)进一步深化了高温等离子体的研究方向,主要从事Z箍缩内爆过程和辐射特性的研究。研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和面上项目(共79万元)以及教育部科研基金的资助,建设了喷气Z箍缩装置,特别是研制了具有国际领先水平的1次放电3幅成像的马赫-贞德(Mach-Zenhder)激光干涉仪,将它用于亚微秒量级的等离子体箍缩过程的研究。另外还研制了汤姆森(Thomson)离子谱仪,用于分析Z箍缩等离子体发射的高能离子束能谱。

3)拓展了脉冲功率技术研究领域,研制了一台高功率(0.1TW)、快脉冲(100ns)、低阻抗(1.25Ω)、强电流(400kA)脉冲驱动源(简称为0.1TW脉冲功率实验平台)。该工作得到了中国工程物理研究院和清华大学985211经费(共计约150万)的支持。该装置由5部分组成:1.2MV Marx发生器、1.25欧姆脉冲形成线、V/N开关、1.25Ω脉冲传输线、负载。在国内首先采用了脉冲形成线并联以降低波阻抗的技术,取得理想的结果。此类快脉冲强流驱动源在国防科研领域有着重要的用途,如驱动Z箍缩等强脉冲辐射源。2004年之前,我国用于驱动快Z箍缩的两台驱动源都是在从俄罗斯引进的样机基础上加以改造的。该脉冲驱动源的建立,使我校成为国内高校中唯一可以直接进行Z箍缩实验研究的单位。

4)开展了低温等离子体及其应用的研究,研究大气压微波等离子体的产生及其在粮食杀菌灭毒上的应用,该研究得到国家自然科学基金面上项目和清华大学基础研究基金的支持。建立并调试成功了一台大气压微波等离子体发生器,另外借鉴等离子体炬的工作原理,建立了大气压低温等离子体喷射装置,并用于食物的杀菌灭毒。

该研究方向十五期间主要论文有:

[1] 王新新,等,空气中大气压下辉光放电的可能性,物理学报,第51, 12, 2002,  pp.2278-2285. (SCI: 626JM)

[2] Xinxin Wang, et al, Study on Atmospheric Pressure Glow DischargePlasma Sources Science& Technology, vol.12, no.3, 2003, pp.358-361. (SCI: 720XX)

[3] Xinxin Wang, et al, Gas discharge in a gas peaking switch, Laser and Particle Beams, vol.23, no.4, 2005, pp.553-558. (SCI: 994XE)

[4] Xiaobing Zou, et al, Measuring the gas flow from a supersonic nozzle used in a 1.5-MA gas puff z pinch, IEEE Trans. Plasma Science, Vol.30, 2002, pp.482-487 (SCI: 585QT)

[5] Xinxin Wang, et al, A three-frame Mach-Zenhder interferometer for measuring dense magnetized plasmas, Rev. Sci. Instrum., vol.74, 2003, pp.1328-1331(SCI:655 AZ)

[6] Xiaobin Zou, et al, Experimental study of gas-puff z-pinch plasma, Plasma Sources Science & Technology, vol.14, no.2, 2005, pp.268-272, (SCI: 937IP)

[7] 邹晓兵,等, 喷气式Z箍缩等离子体发射离子束能谱的研究, 物理学报, vol.54, no.5, 2005, pp2133-2137, (SCI: 925JR)

[8]杨津基. 高温度高密度磁化等离子体. 科学出版社,2003.3