1 阿米蒂空间科学与技术研究所学生 2 阿米蒂空间科学与技术研究所教授 摘要 电子回旋共振 (ECR) 推进器正成为一种有前途的高效航天器推进技术,利用电子回旋共振现象产生推力。这篇全面的评论综合了该领域的关键进步、设计策略和持续挑战。ECR 推进器通过使用微波能量加热磁化等离子体中的电子来运行,从而产生高电离率和有利的推力功率比。与传统推进系统不同,ECR 推进器具有显着优势,包括更高的比冲和更低的燃料消耗,使其成为长时间太空任务的理想选择。本文深入探讨了 ECR 推进器设计的各个关键方面,例如天线配置、气体注入方法和磁场优化,重点介绍了这些因素如何影响整体性能。它还讨论了解决效率、寿命和功率传输等问题的最新实验结果和理论模型。此外,该评论还探讨了未来的发展方向,强调需要在材料和自动阻抗匹配方面取得进步,以提高可靠性和推力产生能力。通过这一分析,本文旨在全面了解 ECR 推力器,强调其成为未来太空探索有竞争力和可持续选择的潜力。关键词:电子回旋共振 (ECR) 推力器、等离子推进、电力推进技术、微波等离子体加速、推力器中的磁场配置、离子加速简介电子回旋共振 (ECR) 等离子推力器于 20 世纪 60 年代首次推出,利用电场和磁场加速等离子体,为航天器提供推力。与传统推力器不同,ECR 推力器无需电网,只需要一个电源,这使得它们在太空推进领域具有潜在的颠覆性作用 [4,10,14]。最近的进展主要集中在解决过去的实验限制、提高测量精度和优化各种推力器参数。等离子体物理学涵盖了在电离气体中观察到的各种现象,其应用范围涵盖自然现象、聚变研究和工业过程[22,30,35]。尽管存在这种多样性,但等离子体的本质可以描述为带电粒子和中性粒子在电、磁和电磁相互作用影响下的集体行为。在工业等离子体社区中,等离子推力器社区专注于开发用于
a 电子和计算机技术系,卡塔赫纳理工大学,30202 卡塔赫纳,西班牙 b 马德里康普顿斯大学 Física Aplicada III 系,28040 马德里,西班牙 c 萨里大学离子束中心,吉尔福德 GU2 7XH,英国 d 研究所Tecnológico e Nuclear, Estrada Nacional 10, 2686-953 Sacavém, 葡萄牙 e 南岸大学工程、科学和技术学院, 103 Borough Road, London SE1 0AA, United Kingdom
摘要 —当前,正在开发基于非化学计量电介质的新一代高速、信息密集型阻变存储器。非化学计量氧化硅SiO x 的电子结构由参数x 的值设定。研究发现,在氢等离子体电子回旋共振中处理热SiO 2 会导致氧化硅中富集过量的硅,从而导致SiO x 中出现电子和空穴陷阱。SiO x 的导电性是双极的:电子从负偏置硅注入,空穴从正偏置硅注入。阴极发光(CL)实验证实了SiO x 中的陷阱是由于过量的硅造成的假设。基于在电子回旋共振氢等离子体中制备非化学计量氧化物的开发程序,制备了p ++-Si(100)/SiO x /Ni忆阻器金属-电介质-半导体(MDS)结构。这种结构具有SiO x 电阻开关的特性,不需要成型操作。
PELIICAEN(纳米级离子注入控制和分析研究平台)装置是一种独特的设备,它拥有所有的原位超高真空设备(聚焦离子束 (FIB) 柱、二次电子显微镜 (SEM)、原子力和扫描隧道显微镜 (AFM/STM)),以及它在材料上的纳米结构性能。该装置最近配备了自己的电子回旋共振离子源、使用气动振动绝缘体的新型位置控制平台和快速脉冲装置。它的性能得到了大幅提升,可以选择多种离子,离子注入深度可调至几百纳米,图像分辨率低至 25 纳米,样品上的离子束尺寸低至 100 纳米。凭借所有这些设备,PELIICAEN 装置在执行和分析离子注入和表面改性方面处于国际前沿。
热力学与相变:热力学中的热和功的概念、热力学系统、热力学第零定律。温度概念、第一定律的微分形式、第二定律的陈述、熵的概念、焓。晶体的热力学函数和关系。相变和多相平衡。[10] 电子能带理论:能带理论、固体的经典自由电子理论、固体的索末菲量子自由电子理论、周期势的布洛赫波函数、克罗尼希-佩尼模型和能带。费米能量和费米面、电子的有效质量、布里渊区和倒易晶格。[10] 固体的电子特性:磁场下的传输方程、回旋共振、磁场下的能级和态密度。朗道抗磁性、自旋顺磁性、德哈斯范阿尔芬效应。磁阻、经典和量子霍尔效应。 [10] 教科书和/或参考资料
本论文的目的是研究使用 ECR(电子回旋共振)氢等离子体技术的低温原位清洗工艺和使用 HF 浸渍法的原位清洗工艺,用于低温硅同质外延生长。在 MS-CVD(多室化学气相沉积)反应器上安装了负载锁室,以降低将污染物引入系统的可能性。选择 ECR 等离子体系统是因为与传统的 RF(射频)系统相比,它可以以良好调节的方式输送更高密度的低能离子。选择氢气是因为氢气质量轻,并且能够与表面污染物发生化学反应。在原位清洗的晶圆顶部沉积外延层,并通过 XTEM(横截面透射电子显微镜)和 RBS(卢瑟福背散射光谱)技术研究外延层和外延层/衬底界面的结构质量。使用 SIMS(二次离子质谱)检测界面处的氧和碳污染物。
我们提出了一种将太赫兹 (THz) 频率量子级联激光器 (QCL) 完全集成到稀释制冷机内的方案,以便将 THz 功率定向传输到样品空间。我们描述了位于制冷机脉冲管冷却器级上的 2.68 THz QCL 的成功运行,其输出通过空心金属波导和 Hysol 热隔离器耦合到位于毫开尔文样品级上的二维电子气 (2DEG) 上,实现了从 QCL 到样品的总损耗 ∼− 9 dB。热隔离器限制了热量泄漏到样品空间,实现基准温度 ∼ 210 mK。我们观察了 QCL 在 2DEG 中引起的回旋共振 (CR),并探讨了 QCL 对制冷机所有阶段的加热影响。在低至 ∼ 430 mK 的电子温度下可以观察到由 THz QCL 引起的 CR 效应。结果表明,在稀释制冷机环境中利用 THz QCL 以及在极低温(< 0.5 K)凝聚态实验中传输 THz 功率是可行的。
为了评估自由号空间站 (SSF) 和未来任务的空间电源系统组件材料的耐久性,有必要在地面设施中模拟低地球轨道原子氧的加速暴露。美国国家航空航天局 (NASA) 刘易斯研究中心开发的设施提供了定向或散射氧气束、真空紫外线 (VUV) 辐射的加速暴露率,并提供原位光学特性分析。该设施利用电子回旋共振 (ECR) 等离子体源产生低能氧气束。可以在 250 至 2500 纳米的波长范围内原位测量样品的总半球光谱反射率。氘灯提供的 VUV 辐射强度水平在 115 至 200 纳米范围内,相当于三至五个太阳。减速电位分析表明,对于最适合高通量、低能量测试的操作条件,分布离子能量低于 30 电子伏特 (eV)。峰值离子能量低于设施中评估的聚合物保护涂层的溅射阈值能量 (-30 eV),因此允许长时间暴露而不会发生溅射侵蚀。中性物质的热能预计约为 0.04 eV 至 0.1 eV。基于聚酰亚胺 Kapton 质量损失的最大有效通量水平为 4.4x10 16 原子/cm z . s,因此可提供高度加速的测试能力。
由于连续功率 (cw)、大电流加速器在各种应用中都是必需的,例如散裂中子源和加速器驱动的嬗变技术[1],因此稳定、高密度等离子体源作为离子源变得越来越重要。开发能够以大电流、低发射率束流连续工作的离子源对这些高强度加速器来说是一个巨大的挑战。最近,通过满足这些要求,已经为大电流加速器开发了使用电子回旋共振 (ECR) 的微波离子源[2]。然而,这种源需要相对较强的磁场,这可能会增加发射率、尺寸和成本,以便为未来的应用开发更高电流密度和更大束流的源。螺旋模式产生了稳定的高密度等离子体,主要用于微电子等离子体处理[3]。注意到螺旋波可以在低频、低场、高密度范围内传播,螺旋等离子体源被提议作为连续波大电流、低发射率加速器的离子源[4]。为了证实螺旋等离子体的这些优良特性,构建了一个紧凑的高密度螺旋等离子体源,并研究了其特性。第二部分描述了螺旋等离子体源的实验装置和等离子体的特性。第三部分研究了螺旋等离子体的束流提取特性。通过实验和模拟,研究了在低于 5 kV 的低提取电压下,采用简单提取几何结构的束流特性。最后一节给出了结论。还提出了一种使用螺旋波的新型强流离子源设计。
摘要。代谢活跃的大气微生物与云有机物的相互作用会改变大气碳循环。在沉积后,大气微生物会影响地表地面系统中的微生物社区。然而,定居栖息地中可耕种大气微生物的代谢活性尚不清楚。在这里,我们分别使用胰蛋白酶大豆肉汤(TSB)和Sabouraud Dextrose肉汤(SDB)培养了从城市气氛中分离出来的典型细菌和真菌,并研究了其外替代谢物以阐明其在生物地球化学周期中的潜在作用。使用超高分辨率傅立叶转化离子回旋共振质谱法分析外量代谢物的分子组成。通过基因和基因组数据库的京都百科全书的注释有助于证明代谢过程。结果表明,与消耗和耐药化合物相比,细菌和真菌菌株产生的外态代谢物具有较低的H / C和更高的O / C比。由于TSB(85%)和SDB(78%)的CHON化合物均丰富,因此Chon化合物也构成超过50%的识别型外替代谢物公式。细菌菌株产生了更多丰富的Chons化合物(25.2%),而真菌外代谢物富含CHO化合物(31.7%)。这些微生物外量代谢物主要包括脂肪族/肽样和富含羧基的甲基化合物分子(CRAM)样化合物。在不同的微生物菌株之间观察到代谢产物的显着变化。细菌在氨基酸合成中表现出促智度,而真菌则积极参与氨基酸代谢,转录和表达过程。脂质代谢,氨基酸代谢和碳水化合物代谢在细菌菌株之间差异很大,而真菌在碳水化合物代谢和继发代谢方面表现出显着差异。这项研究提供了有关大气微生物在空气和水界面上有机物的转化和潜在氧化能力的新见解。这些发现是评估云中大气微生物的生物地球化学影响或遵循其沉积的关键。