纳秒脉冲驱动准分子光源的实验及模型研究

论文摘要

采用介质阻挡放电激发产生准分子紫外辐射的准分子紫外光源可以发射具有一定强度的窄带紫外辐射,有着非常良好的应用前景。但是长期以来准分子紫外光源的效率偏低,本论文通过改善驱动电源的参数的方法,以期达到提高准分子光源的紫外辐射效率的目的。在实验研究中,使用课题组自行设计的可变参数的脉冲电源作为驱动KrCl*准分子灯的激励源,测得相应的紫外辐射功率及紫外辐射效率,并与传统的正弦电源驱动作出了比较。实验中得出,纳秒脉冲电源驱动紫外准分子灯的紫外辐射效率,比正弦电压驱动高,提升86.5%；脉冲电源的极性对灯的工作特性没有显著的影响；增加电源电压幅值可提高准分子紫外辐射强度,但紫外辐射效率下降；脉冲电源的频率增加,紫外辐射强度增加,而紫外辐射效率基本不变在电路模型的研究中,通过等效电路作的简化计算,一定程度的从理论上解释了脉冲电源驱动介质阻挡放电的优越性。二次放电的产生是由于利用了记忆电荷的能量,能否利用好记忆电荷的能量是影响介质阻挡放电效率的关键因素在数学模型的研究中,通过建立完备的方程组以及合理的近似,在一维条件下,对于氙气中的介质阻挡放电作出了模拟,得到的结果与实验中的结果相吻合。电源频率不影响辐射效率,电压幅值增加将导致辐射效率降低,脉冲上升沿、下降沿的加快,都可以相应的提高辐射效率,其中下降沿的快慢对于辐射效率的影响更为明显；而脉冲的平顶时间几乎不影响辐射效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 准分子紫外光源
• 1.2.1 准分子
• 1.2.2 准分子的形成过程
• 1.2.3 准分子的产生方法
• 1.2.4 准分子光源的优点及应用
• 1.3 准分子光源的最新进展
• 1.3.1 稀有气体双原子准分子光源
• 1.3.2 稀有气体-卤素准分子光源
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第二章 纳秒脉冲电源驱动准分子灯的实验研究
• 2.1 引言
• 2.2 氯化氪准分子的形成过程
• 2.3 实验测量方法
• 2.4 实验装置
• 2.4.1 氯化氪准分子灯
• 2.4.2 纳秒脉冲电源
• 2.4.3 实验架构
• 2.5 实验结果
• 2.5.1 激励类型
• 2.5.2 电源极性
• 2.5.3 电压幅值
• 2.5.4 脉冲频率
• 2.6 实验结果分析
• 第三章 准分子光源的电路模型研究
• 3.1 介质阻挡放电
• 3.2 准分子灯的电路模型
• 3.2.1 正弦电压驱动
• 3.2.2 单向脉冲电源驱动
• 3.3 能量分析
• 3.4 电路模型的意义与局限
• 第四章 准分子光源的数学模型研究
• 4.1 引言
• 4.2 模型理论
• 4.2.1 玻尔兹曼方程
• 4.2.2 玻尔兹曼方程的矩
• 4.2.3 近似处理
• 4.2.4 边界条件
• 4.2.5 考虑的反应粒子及相关输运系数
• 4.3 模拟结果
• 4.3.1 模型尺寸及计算方法
• 4.3.2 正弦电压驱动的模拟结果
• 4.3.3 脉冲电压驱动的模拟结果
• 4.3.4 小结与讨论
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 参考文献