《電漿與壁相互作用的二次電子發射特性研究》是依託蘇州大學，由金成剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電漿與壁相互作用的二次電子發射特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：金成剛
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
含有二次電子發射的電漿與壁面的複雜相互作用，由於可同時改變兩者狀態而直接影響電漿的套用，成為電漿科學技術領域的研究熱點。本項目對低能電子引起的石墨等壁面二次電子發射係數進行直接、快速、精確的測量。針對壁面功能化調製二次電子發射特性以及二次電子發射對電漿鞘層影響的關鍵問題，本著電漿線上診斷、壁面表征相結合的原則，研究存在二次電子發射的電漿鞘層。分別採用探針、光譜、質量能量分析等實驗診斷手段，通過不同壁面材料、不同壁面構造和不同壁面成分的調節，研究其對電漿參數（電漿電勢、電子溫度等）及入射到壁面離子能量分布的影響，探求壁條件，二次電子發射，電漿鞘層的關聯，建立存在二次電子發射的電漿鞘層的物理模型，選用合適的壁條件實現電漿性質的主動控制，為相關技術的套用和工業化發展提供理論和技術參考。
結題摘要
所有電漿中電子溫度大於20 eV的介質壁，以及大於50～100 eV的金屬壁情況下，受到強二次電子發射（SEE）的影響：磁約束聚變裝置，電漿推進器，高功率微波電子器件，電漿處理放電。強的SEE能夠明顯降低鞘層電勢，增大從電漿到壁的電子熱通量，從而導致：（1）壁加熱和蒸發，（2）電漿冷卻乃至熄滅。因此SEE可同時改變兩者的狀態而直接影響電漿的套用，並成為電漿科學技術領域的研究熱點。本項目主要依託蘇州大學二次電子測量系統，以及強磁場螺旋波實驗裝置（HMHX）產生高密度螺旋波電漿放電，開展了SEE係數的主動調製和測量，以及存在SEE時，電漿與材料相互作用研究。取得如下研究進展： （1）完善低能電子（10～100 eV）的導體和絕緣體SEE係數的測量平台系統，直接、快速、精確地測量了高純裂解石墨、鉬、鎢、錸耐高溫導體的SEE係數及SEE能譜。 （2）開展掃描電子顯微鏡（SEM）表征/評估超構材料SEE係數的研究。利用SEM圖像處理，包括將天鵝絨圖像的所有像素分割成纖維像素和石墨基像素， SEE係數可以通過公式δ碳纖維 ≈ δ石墨 A白/A總。 （3）使用由高縱橫比碳纖維構成的天鵝絨材料，其SEE係數比石墨材料降低了近65%。用真空中電子束測量不同天鵝絨樣品二次電子發射係數，論證了二次電子發射係數取決於纖維長度和組裝密度，它們受電子束撞擊的天鵝絨樣品的長絨纖維陣列的強烈影響。用使用天鵝絨作為壁材料的霍爾推進器研究發現SEE減少，使得霍爾推進器能夠承受高達103 V/m的直流電場。 （4）系統開展電漿放電診斷研究。利用探針、光譜、減速場能量分析儀、EQP等，進行系統診斷，研究不同工作參數下電漿放電參數特性和實驗規律，實現高參數螺旋波放電，其相關電漿參數為，電子密度ne~1020 m-3、電子溫度Te~6-7eV、離子溫度Ti~80eV、離子通量Фi~8×1023/m2s。研究了不同壁材料對螺旋波電漿性能的影響，調製壁材料表面特性，實現了電漿特性的主動控制，為具有自主智慧財產權的選用壁材料性質實現主動控制電漿性質的新技術的研發提供必要的科學依據、技術支撐。
