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    ISSN 1002-0322
    CN 21-1174/TB
    1964年创刊(双月刊)
本期目录
2021年 第58卷 第4期 刊出日期:2021-07-25
上一期   
  • 薄膜
    小圆形平面靶倾斜磁控溅射镀膜均匀性研究*
    付学成, 徐锦滨, 乌李瑛, 黄胜利, 王英
    真空. 2021, (4):  1-5.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.01
    摘要 ( 65 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于小圆形平面靶倾斜磁控溅射的实际情况,针对靶材环形刻蚀槽与水平工件台存在夹角的特点,建立数学模型。利用MATLAB软件进行模拟仿真,研究靶材与工件台正对且高度固定时,不同夹角对膜厚分布的影响。我们发现在工件台相对靶材的水平距离上,膜厚先增加后降低。当靶材夹角适当时,在工件台固定的区域范围内,薄膜沉积速率的变化近似直线。根据薄膜厚度在工件台水平面呈圆弧状递减分布实际特点,模拟出在4英寸的衬底上片内均匀性。根据模拟结果,我们在4英寸的衬底上制备出片内非均匀性小于0.6%的氮化钽薄膜,验证了数学模型的合理性,并解释了非均匀性的实验结果优于模拟计算结果的原因。这为设计制造磁控溅射镀膜设备提供了参考。
    利用遗传算法定量分析Ni/Cr多层膜俄歇深度谱*
    李静, 谭张华, 刘星星, 陈颖琳, 李豪文, 杨浩, 王昌林, 王江涌, 徐从康
    真空. 2021, (4):  6-11.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.02
    摘要 ( 24 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在MRI模型框架下,将遗传算法与卷积及TV-Tikhonov正则化反卷积方法结合,对Ni/Cr多层膜样品在旋转和非旋转条件下测量的俄歇(AES)深度谱进行了定量分析,确定了膜层间的界面粗糙度,重构的原始膜层结构与高分辨透射电镜测量的结果非常好的吻合。
    稀土锆酸盐热障涂层的相稳定性和界面结合性能研究*
    白明远, 王鑫, 甄真, 牟仁德, 何利民, 许振华
    真空. 2021, (4):  12-20.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.03
    摘要 ( 32 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)工艺制备了La2Zr2O7(LZ)、La2Zr2O7-3wt.%Y2O3(LZ3Y)、La2(Zr0.7Ce0.32O7(LZ7C3)和6~8wt.%Y2O3部分稳定化的ZrO2(YSZ)四种陶瓷涂层,研究了稀土锆酸盐和YSZ热障涂层的高温相稳定性、涂层结合性能和热循环行为。借助X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等表征手段分析了涂层的相组成、相结构稳定性、显微组织和化学成分。试验结果表明:经过1300℃长时间热处理后,LZ、LZ3Y和LZ7C3涂层粉末的XRD衍射峰均逐渐向2θ大角度方向偏移,涂层中共存的La2O3t-ZrO2和CeO2物相也产生了固溶现象,YSZ涂层则是出现了两个单斜相衍射峰且峰强度逐渐增大;在室温空气中放置336h后,LZ涂层出现了明显的片层状脱落现象;YSZ涂层的平均结合强度值最大,LZ涂层则是最小。同样,三种稀土锆酸盐涂层的热循环寿命均比YSZ涂层短。这可能与三种涂层中含有过量的La2O3有关,La2O3易于与空气中的H2O或CO2发生化学反应导致体积膨胀,从而削弱了陶瓷层与金属粘结层的界面结合性能,降低了陶瓷层的耐剥落寿命。
    射频磁控溅射对PET基材制备铝薄膜的性能影响
    张健, 牛夏斌, 李建浩, 齐振华
    真空. 2021, (4):  21-24.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.04
    摘要 ( 23 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统制铝技术,为提高膜层结合力、阻隔性,采用射频磁控溅射镀铝工艺,制备纯铝高阻隔性膜层,在PET塑料薄膜表面沉积纯铝的实验。通过对射频电源功率和溅射气压等参数的改变,探究射频功率、溅射气压对薄膜结合力、阻隔性的影响。结果表明:薄膜沉积过程中的射频功率和溅射气压对磁控镀铝薄膜性能影响较大,在一定的溅射压力下,膜层的结合力随射频功率的增大而逐渐增大,膜层的阻隔性随射频功率的增大,先提高后降低,射频功率为85W时,氧气透过率最小为1.11cm3/(m2·day·atm);在射频功率相同的情况下,结合力随着溅射气压的增大,先增大后降低,膜层的阻隔性随着溅射气压的增大而逐渐降低,溅射气压为0.5Pa时,结合力最高为1.68N/mm。较传统铝膜结合力提高2倍,阻隔性提高5倍。
    《荧光检测分析用干涉滤光片》标准解析
    任少鹏, 高鹏, 王瑞生, 金秀, 王忠连, 张轶
    真空. 2021, (4):  25-29.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.05
    摘要 ( 40 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    干涉滤光片广泛应用于荧光检测分析仪器中,是仪器的核心光学元件。行业标准JB/T 13360—2018《荧光检测分析用干涉滤光片》对这类荧光滤光片产品的各项要求进行了系统规定。本文针对该标准中的一些重要内容进行了解读:介绍了荧光滤光片的名称术语和它们在光路中的作用;介绍了表述荧光滤光片光谱性能的2种主要方式和相应的优点;介绍了标准中给出的I类和II类荧光滤光片光谱参数的界定依据。本文旨在引导读者更深入地了解以及更好地使用该标准。
    溶胶-凝胶法制备AZO薄膜的研究进展*
    纪建超, 颜悦, 哈恩华
    真空. 2021, (4):  30-35.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.06
    摘要 ( 28 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    综述了采用溶胶-凝胶法制备AZO薄膜的进展,阐述了影响AZO薄膜光电特性的主要工艺参数,分析了陈化时间、热处理工艺、铝掺杂量、催化剂种类及薄膜厚度因素等对AZO薄膜结构、光电性能的影响,指出了溶胶-凝胶法制备AZO薄膜的优势与不足,展望了未来的研究方向。
    真空获得与设备
    超高真空大抽速复合分子泵的设计*
    郁晋军, 董欣, 刘敏强
    真空. 2021, (4):  36-41.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.07
    摘要 ( 32 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文介绍了一种超高真空大抽速复合分子泵的研制,该型分子泵转子采用了涡轮叶片与螺旋槽式牵引级的复合结构,由整体加工而成。文中重点介绍了复合转子的设计及优化,并对定片隔环一体型结构与复合底盘结构的设计以及改进进行简要介绍。该型复合分子泵的抽速比同口径涡轮分子泵高10%左右,同时具有更高的压缩比与抗前级压力,可以在100Pa的真空压力下启动,排气端不需要匹配较大的前级泵就可满足抽气要求。该型分子泵动平衡性较好,结构简单,集成性较高,整机的制造成本相对涡轮分子泵更低。
    KM6容器粗抽过程的CFX模拟与分析*
    常冬林, 任晓宇, 杜春林, 杜鹏, 武越, 许忠旭, 李培印
    真空. 2021, (4):  42-48.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.08
    摘要 ( 32 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    KM6空间环境模拟器(简称 “KM6容器”)作为我国载人航天事业重要的大型试验设备已服役超过20年,完成了100次系统级真空热试验。粗抽真空系统是 KM6容器重要的组成部分之一,主要作用是将KM6容器从大气压抽真空至 5Pa以下。为了深入了解粗抽过程中的压力变化规律,为粗抽系统的稳定运行及后续的升级改造提供理论参考,同时验证CFX用于大型容器抽气过程模拟分析的适用性,本文结合5组真空热试验粗抽过程中的数据开展了分析工作,给出了抽气过程各阶段的压力变化规律。
    大型风洞用离心真空泵气动设计
    齐大伟, 李伟华, 李传旭, 吴斌, 陈德江, 唐志共
    真空. 2021, (4):  49-53.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.09
    摘要 ( 34 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    某大型风洞试验气体温度高、流量大,对真空排气设备要求高,传统风洞用真空排气设备无法满足要求,为达到减小规模、降低成本的目的,首次将大排量、高转速离心真空泵应用于风洞试验设备。本文根据风洞试验排气要求,对离心真空泵的气动结构进行了设计。利用三维数值模拟软件对离心真空泵内部流动情况进行了模拟分析,为了充分考虑离心真空泵内部流动的非对称性,对离心真空泵转子的气体流动特性进行了全通道模拟分析。结果表明,设计出的离心泵流量、极限真空度等各项指标均达到设计要求,并在试验台测试和风洞实测中得到性能验证,较好的完成风洞试验的真空排气保障工作,离心真空泵的设计和应用取得圆满成功。
    230MeV超导回旋加速器束流测量装置的设计研究*
    郑侠, 管锋平, 温立鹏, 冀鲁豫, 邢建升, 解怀东
    真空. 2021, (4):  54-57.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.10
    摘要 ( 24 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在230MeV超导回旋加速器调束的过程中,需要对束流的大小形状和对中情况进行测量分析,束流测量装置可以满足上述要求。本装置利用径向靶和包络靶可以测量半径150mm到850mm范围内的束流,采用了双X型圈密封结构,大大缩短了径向空间,密封性能好。直线驱动装置运动平稳可靠,靶杆带动靶头运动精度高,可为后续的束流测量装置的设计提供参考依据。
    真空冶金与热工
    基于半导体器件钎焊技术的温度场研究
    解永强, 靳丽岩, 杨晓东, 王成君, 夏丹, 苏春
    真空. 2021, (4):  58-62.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.11
    摘要 ( 35 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    随着半导体器件封装向小型化、高密度化、高可靠性的方向发展,半导体等行业对钎焊热场提出了高温度均匀性的要求。本文以半导体器件钎焊设备为研究对象,利用有限元仿真技术分析炉体内部温度场分布及其变化规律。文中分析温度场有限元分析的基本流程;以评估真空钎焊设备工作区温度分布均匀性为目标,根据工程实际数据完成真空钎焊设备有限元仿真建模,开展不同工况下温度场分布及其演变规律分析;通过与实测数据对比,验证模型以及仿真流程的准确性与可行性。研究结果表明,真空钎焊设备温度场分布符合设计要求。此外,仿真结果为此类设备的优化与改进提供了理论依据和有效手段。
    金属多孔材料真空烧结炉控制系统设计改造*
    戴晨, 南海娟, 盛小洋, 丛轮刚, 李彩霞
    真空. 2021, (4):  63-66.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.12
    摘要 ( 29 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对金属多孔材料真空烧结炉的工艺和控制要求,对原有控制系统进行了改造。采用工控机作为上位机并组态监控人机界面,可编程控制器(PLC)和温控仪作为下位机进行程序设计,提高原有系统运行的可靠性、操作的自动化、工艺的稳定性。根据生产运行情况,改造后的系统解决了原有设备在工艺控制精度、操作便捷性及节约能耗等方面存在的问题,实现了改造目的。
    测量与控制
    螺旋波等离子体源中离子能量及其诊断*
    姜开银, 杨丽珍, 刘忠伟, 张海宝, 陈强
    真空. 2021, (4):  67-76.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.13
    摘要 ( 23 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    介绍了一种具有广泛应用前景的新型等离子体源—螺旋波等离子体源,其特点是结构简单,可以产生高密度的等离子体。论文首先简述了螺旋波等离子体产生基本原理,并对螺旋波等离子体源的结构、加热机制以及天线形式与其能量耦合方式进行了介绍。然后,概述了螺旋波等离子体源的特性和诊断方式,主要介绍迟滞能量分析仪(RFEA)对螺旋波等离子体中的离子能量分布(IED)诊断,并对影响IED的因素进行分析。随后介绍了螺旋波等离子体源在刻蚀、薄膜沉积以及电推进三个领域的应用进展。最后指出螺旋波等离子体源的未来发展以及存在的一些问题。
    模糊神经网络锅炉温度控制系统*
    许丽, 吴泽明, 刘旭, 李豪
    真空. 2021, (4):  77-80.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.14
    摘要 ( 28 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用模糊神经网络和PID控制相结合的控制方式,设计了一种现代电站锅炉的温度监测系统。通过BP模糊神经网络实现对数据的模糊化处理,再通过PID控制器调节,最终实现对温度实时控制,利用Simulink软件建模,并进行电站锅炉温度监测,仿真和监测结果证明BP模糊神经网络采用梯度下降法逐层调节权值系数,实现误差均方值大幅度减小,模糊神经网络PID控制能够加快系统的运算速度,提高控制精度,获得更快的响应速度以及较小的超调量。
    真空应用
    微米级裂纹对水冷无氧铜坩埚的影响*
    杨光, 刘欢, 王丁丁, 罗立平, 吕绪明, 祁阳
    真空. 2021, (4):  81-86.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.15
    摘要 ( 27 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文主要使用了电子束物理气相沉积、扫描电子显微术、X射线衍射和有限元模拟等技术手段研究了微米级微裂纹对水冷无氧铜坩埚失效的影响。有限元模拟显示在使用过程中水冷铜坩埚的温度分布范围是33℃~183℃,温度最高的区域对应于出水口附近的水道过盈配合处。在薄的坩埚内壁上侧截面温差大、热应力大。导致水冷无氧铜坩埚失效原因是在热应力作用下产生的宏观裂纹,而不是熔融金属铈腐蚀和杂质有害相的形成。宏观裂纹起源于在制备铜坩埚时水道过盈配合过程中引入的几十微米的微裂纹。在热应力的作用下,这些微米级裂纹会逐渐扩展,形成由延伸方向近似平行的裂纹组成的裂纹带,之后该裂纹带演化成贯穿内壁连通水道的宏观裂纹,最后导致水冷铜坩埚失效。坩埚内壁正面区域的裂纹扩展情况并不严重,在坩埚内壁外的其它区域几乎没有明显的变化。
    水蒸气等离子体发生器工作特性实验研究
    涂军, 宋文杰, 张斌, 余德平, 李裔红
    真空. 2021, (4):  87-92.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.16
    摘要 ( 25 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    水蒸气等离子体射流具有较高的安全性、富含羟基组分、良好的环保特性、工作介质廉价等优点,在危废处理和化学合成等领域具有显著应用前景。但由于水蒸气在输运过程中易冷凝,严重影响水蒸气等离子体发生器的稳定性及电极使用寿命,制约着水蒸气等离子体发生器的工业化应用。本文针对水蒸气易冷凝的特点,提出了一系列防止水蒸气冷凝的措施,并设计了专用的水蒸气等离子体发生器,采用数据采集卡与光谱分析仪等对水蒸气等离子体发生器的工作特性进行了实验研究。实验结果表明:与常规的水蒸气等离子体发生器相比,经本文防冷凝优化后的水蒸气等离子体发生器电弧电压稳定性明显较好,同时等离子体发生器的电弧电压随电弧电流或水蒸气流量的增大而增大。羟基作为水蒸气等离子体射流中特有的还原性物质,其相对含量随电弧电流的增大而增大,但增大水蒸气流量,羟基自由基相对含量反而减少。
    CF4流量及射频功率等对反应离子刻蚀硅基材料的影响*
    廖荣, 崔继耀, 董景尚, 陈栋, 何蔚筠
    真空. 2021, (4):  93-97.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.17
    摘要 ( 34 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    通过一系列的刻蚀实验,研究了在反应离子刻蚀(RIE)过程中,CF4流量及射频功率等工艺参数对刻蚀硅基材料的影响,采用不同工艺条件,得出了对应的刻蚀速率、均匀性、选择比等刻蚀参数,并对结果进行了比较与分析,得到了相对最佳的工艺条件,能较好地实现硅的各向异性刻蚀,为硅基材料刻蚀技术在半导体工艺中的应用做了一定的实验探索。
    超高真空和高真空技术的应用
    马义刚, 李智慧
    真空. 2021, (4):  98-102.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.04.18
    摘要 ( 48 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    真空技术应用领域的不断拓展促进了不同学科间的相互融合和交叉学科的诞生。超高真空和高真空技术的进步推动了半导体、航天航空、核电能源等高技术产业的发展,为人类的可持续发展提供了保障。近些年,真空腔体、泵、阀门和密封件在增材制造、核聚变、粒子加速器和集成电路等领域发展的带动下取得新的进展,支撑了重要理论验证和重大工程建设,催生了新的科研成果。本文重点介绍了几种真空技术的典型应用,并对其中的关键技术进行论述。
    真空技术应用系列讲座