离子引出是一个涉及多粒子相互作用、多物理场耦合的复杂物理过程,研究引出过程中不同参数对于引出特性的影响,对于优化离子引出过程的工艺参数具有一定的指导意义。为此基于描述非平衡等离子体输运特性的物理数学模型,推导了描述金属等离子体引出过程中各组分运动规律的一维电子平衡流体模型,并通过与解析解和实验测量结果的对比验证了所发展的物理数学模型和计算机程序代码的正确性。在此基础上,系统研究了不同工况下等离子体鞘层的时空演化特性以及离子引出时间和引出效率。结果表明:等离子体初始密度较高时,引出过程中存在显著的屏蔽效应;引出电压离子引出数值模拟-电动液压滚圆机滚弧机折弯机张家港电动钢管滚圆机滚弧机、电子温度的升高或极板间距的减小都将缩短引出时间;考虑共振电荷转移过程得到的离子引出时间与无碰撞条件下的离子引出时间相差不大,但共振电荷转移会导致目标离子损失。 ?等离子体为研究对象 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name，其离子质量mi=3.9×10–25kg，离子温度Ti=0.1eV。2.1物理数学模型可靠性验证2.1.1与解析解的对比在离子质量mi=3.9×10–25kg（铀等离子体）、等离子体厚度（亦即极板间距）L=5.0cm、离子温度Ti=0.02eV、电子温度Te=2.0eV、等离子体初始数密度n0=1017m–3（均匀分布）、引出电位φ1=1kV的条件下，本文一维无碰撞条件下的计算结果与解析解[4]所得到的鞘层厚度s以及等离子体中心区离子数密度随引出时间t的变化规律见图1。可以看到，整个离子引出过程可以分为3个阶段：1）阶段Ⅰ（t<16.7μs），数值解与解析解所得到的鞘层厚度随离子引出时间的变化规律基本一致，并且此时等离子体中心区的离子数密度基本保持不变。2）阶段Ⅱ（16.7μs≤t≤44.4μs），数值解所获得的鞘层厚度变化比较缓慢，在27.7μs的时间内仅增加了大约14.9%，这与文献[4]认为此时鞘层处于停滞状态基本一致。另外，数值解与解析解均表明此时等离子体中心区的离子数密度随离子引出时图1鞘层厚度及等离子体中心区离子数密度随离子引出时间的变化规律Fig间的增加而不断降低，2者之间的最大相对偏差为10.4%。3）阶段Ⅲ（t>44.4μs），数值解表明，随着中心区等离子体数密度的进一步降低，以至于无法实现玻姆通量与鞘层通量之间的平衡，从而导致鞘层的迅速瓦解。由于此时文献[4]中认为鞘层停滞的假定不再适用，因而无法预测该阶段鞘层厚度与离子数密度的变化。本节数值模拟结果与文献[4]所给出的解析解在上述离子引出的前2个阶段符合较好，在一定程离子引出数值模拟-电动液压滚圆机滚弧机折弯机张家港电动钢管滚圆机滚弧机 本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name