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    ISSN 1002-0322
    CN 21-1174/TB
    1964年创刊(双月刊)
本期目录
2022年 第59卷 第2期 刊出日期:2022-03-25
上一期   
  • 测量与控制
    约瑟夫森结工艺系统*
    熊康林, 冯加贵, 夏慧枝, 杨慧永, 赵宇坤, 陆书龙, 张永红
    真空. 2022, (2):  1-5.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.01
    摘要 ( 71 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    超导电子学和超导量子信息等领域的核心元器件是约瑟夫森结,这是一种超导体/介质层/超导体三层结构的非线性器件。超导量子比特常用铝/氧化铝/铝结构的结,在量子芯片上制备这种约瑟夫森结,需要在衬底不离开真空环境的条件下,实施离子束刻蚀、样品方位角可调的电子束蒸发、气氛可控氧化等工艺过程。自主研发的约瑟夫森结工艺系统是一套集成了三个工艺腔室的超高真空系统,样品可以自动在不同腔室中传输并完成三种工艺过程,系统的工艺性能经过了验证。
    等离子体处理对氰酸酯基复合材料表面性能影响研究*
    孟超, 岳守晶, 轩立新, 薛洪明, 高震, 王新超
    真空. 2022, (2):  6-10.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.02
    摘要 ( 35 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用等离子体处理技术对不同作用距离下的石英纤维/氰酸酯复合材料表面进行活化处理,考察了等离子体处理工艺参数对复合材料表面接触角的影响,以及等离子体处理前后表面形貌、性能和膜基结合强度的变化规律。研究结果表明:经氮气、氩气等离子体处理后,复合材料表面接触角明显减小,均随作用距离减小呈下降趋势,且氩气的活化效果比氮气的好;工艺参数对复合材料表面接触角影响重要程度依次为气压、电压、时间,在一定范围内增加气压、电压,延长处理时间,复合材料表面接触角变小,活化效果越好;等离子体处理后,复合材料的玻璃化转变温度(Tg)和弯曲强度无变化,没有损伤复合材料的本征性能;等离子体处理后,复合材料表面粗糙度和比表面积增大,复合材料与Al镀层的膜基结合强度显著提升。
    一种小型真空弧离子源的触发放电结构优化研究*
    胡圣, 郁杰, 王亮, 李刚
    真空. 2022, (2):  11-16.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.03
    摘要 ( 39 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在对一种小型触发型真空弧离子源的研究过程中发现,稳定的触发过程对真空弧离子源的主弧形成以及后续离子引出过程是至关重要的。传统触发结构为简单的触发极、绝缘体和阴极堆叠而成的“三明治”结构,触发过程为绝缘体表面的沿面放电过程,该结构若要实现稳定的触发需要很苛刻的外加条件。优化触发结构可有效提高离子源工作稳定性,降低电源要求及成本。针对以上情况,文章提出了一种新的触发放电结构,并论证了其触发放电的稳定性。
    高精度梯度控温系统应用研究
    孙成恺, 刘海静, 路同山, 李灿伦, 李卓慧, 高泽天, 王国防
    真空. 2022, (2):  17-20.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.04
    摘要 ( 34 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为满足某型号航天产品热真空试验中梯度控温需求,设计了一套高精度梯度控温系统。系统由热沉、加热器及配套的控温系统等组成,可实现载荷等产品梯度控温需求,控温精度可达±0.2℃。本文介绍了该系统控温结构的设计、温控结构框架、PID控温原理。采用该系统对产品分区进行梯度控温试验,试验中系统运行稳定可靠,结果表明该系统满足产品分区梯度控温需求,控温精度高。
    氦质谱检漏在印刷板式换热器中的应用
    孙鹏远, 荀华宝, 付文, 董升朝, 徐哲
    真空. 2022, (2):  21-25.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.05
    摘要 ( 30 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文针对印刷板式换热器的结构特点和密封性要求,通过检漏方法选择、漏率指标设定和漏率计算完成了印刷板式换热器检漏方案的制定。根据制定的检漏方案,完成了印刷板式换热器实际产品的氦质谱检漏工作,实测漏率满足验收要求。经水压试验和气压试验验证,漏率指标设定合理,检漏工艺可靠。
    真空获得与设备
    面向聚变堆排灰气的直线型水银扩散泵抽气性能DSMC模拟研究*
    廖泽宇, 毛世峰, 赵长莲, 叶民友
    真空. 2022, (2):  26-31.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.06
    摘要 ( 29 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在德国卡尔斯鲁厄理工学院提出的KALPUREX(Karlsruhe liquid metal based pumping process for fusion reactor exhaust gases)流程中,利用直线型水银扩散泵实现对聚变堆排灰气的连续抽气,从而解决使用捕集式低温泵带来的高氚滞留量问题。为了支持直线型水银扩散泵的设计研究,基于直接模拟蒙特卡洛方法开展了直线型水银扩散泵的抽气性能模拟研究。基于早期实验中的直线型水银扩散泵结构,模拟了空气的抽气速率及水银返流率,并分析了其随压强变化的原因。针对聚变堆排灰气中可能包含的氢(作为氢同位素的代表)、氦、氖、氩等气体,分别模拟了直线型水银扩散泵的抽气性能。模拟得到的不同气体的抽气速率与气体摩尔质量间的关系基本符合理论预测。
    基于动网格的空间快速减压过程流场数值模拟与分析*
    王军伟, 龚洁, 丁文静, 徐靖皓, 顾苗, 张立明
    真空. 2022, (2):  32-37.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.07
    摘要 ( 34 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    空间快速减压过程研究及其效应评估和应对防护技术是未来实现临近空间探索、深空探测等重大国家探索工程所必须面临的难题。面向快速减压环境地面模拟装置的研究需求,为了更真实更准确地分析减压过程气体流场特性,预测减压及平衡时间,提出了基于动网格技术的数值模拟方法,完成了特定减压地面模拟装置的仿真分析。结果表明:泄压阀门在尚未完全开启到位时,两舱室的压力已基本持平,弯头在泄压初期平均压力损失较大而后期趋缓。基于动网格技术的分析方法可克服传统方法对泄压阀门开启过程中预测能力不足等问题,可有效获取泄压全周期过程的气体流动特性及压力变化规律。
    喷射循环热风加热的变压器真空干燥技术
    乔保振, 于胜斌, 于清明, 张保国, 隋兴华, 乔木, 张世伟
    真空. 2022, (2):  38-41.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.08
    摘要 ( 28 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    喷射循环热风加热干燥技术是用压缩空气喷射驱动替代传统风机的扰动,实现热风循环对流换热、加热变压器的真空干燥技术。该技术克服了传统热风循环和变压法干燥技术的缺陷,从物理原理上提高了变压器热风循环干燥的技术性能。对于提高干燥设备的加热效率、防止铁心生锈、改善温度分布、保证干燥系统真空度有显著效果。
    集成电路制造用制冷机低温泵发展现状
    冯欣宇, 杨杨
    真空. 2022, (2):  42-47.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.09
    摘要 ( 35 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以GM制冷机为核心部件的低温泵是一种超高真空获得设备,凭借其自身的特点与优势,已广泛应用于集成电路制造工艺与设备中。近年来,中国集成电路制造装备及成套工艺快速发展,作为重要零部件的低温泵需求量也随之增大。介绍了国内集成电路制造中进口低温泵产品的技术发展现状,并对比了不同产品的技术特点。阐述了国产低温泵进军集成电路制造业的历程与现状。
    薄膜
    不同厚度Cr/CrN粘结层对铜合金表面碳基薄膜性能影响的研究*
    徐天杨, 李振东, 詹华, 司彦龙, 刘继彬, 汪瑞军
    真空. 2022, (2):  48-54.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.10
    摘要 ( 23 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为提高铜合金表面硬质薄膜的抗冲击性能,在KK3铜合金表面制备了不同厚度Cr/CrN粘结层的铬掺杂类金刚石(Cr-DLC)碳基薄膜,采用扫描电镜、拉曼光谱仪、纳米压痕仪和连续冲击试验机分别分析了 Cr-DLC薄膜的截面形貌、微观结构、力学性能以及抗冲击性能。结果表明:Cr-DLC薄膜的残余应力、弹性模量、结合强度及抗冲击性能等与Cr/CrN粘结层厚度存在密切关系;铜合金表面Cr-DLC薄膜的残余应力随着粘结层厚度的增加先降后升,当粘结层厚度为1.01μm时,薄膜的残余应力最小,仅为-0.47GPa,硬度与弹性模量分别为11.68GPa和144.54GPa;薄膜的结合强度随粘结层厚度的增加呈先升后降的趋势,当粘结层厚度为1.01μm时结合强度最高,达到了50N;经30000次连续冲击试验后,不同厚度Cr/CrN粘结层的Cr-DLC薄膜样品表面均出现冲击坑,且中心区域均出现一定面积的薄膜剥落,其中粘结层厚度为1.01μm的Cr-DLC薄膜样品冲击坑体积最小,仅为9.241×106μm3,表现出最好的抗冲击性能。综上,针对铜合金表面不同厚度Cr/CrN粘结层的Cr-DLC碳基薄膜,当Cr/CrN粘结层厚度为1.01μm,总厚度不大于8μm时,其抗冲击性能最好。
    半球谐振子金属化镀膜残余应力的测量方法及影响因素研究*
    朱蓓蓓, 刘青, 秦琳, 楚建宁, 陈肖, 汪学方, 许剑锋
    真空. 2022, (2):  55-61.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.11
    摘要 ( 26 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    半球谐振子金属化镀膜是半球谐振陀螺制造的重要工艺环节。镀膜过程所产生的薄膜残余应力对谐振子Q值有较大影响,决定着半球谐振陀螺零偏稳定性等最终性能。本文采用X射线衍射法测量薄膜残余应力,研究了镀膜工艺参数和膜层厚度对残余应力的影响,结果表明:薄膜残余应力均呈压应力状态;随着沉积速率的增大,薄膜应力先增大后减小,有转化为拉应力的趋势;随着膜层厚度的增加,薄膜应力先略微减小再增大;基底温度对残余应力的影响无明显规律。本文的研究对薄膜残余应力与谐振子Q值关系模型的建立具有重要指导意义。
    真空冶金与热工
    一种用于真空电弧熔炼的稳弧电源
    王庆, 侯景岳, 李宏
    真空. 2022, (2):  66-71.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.13
    摘要 ( 30 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文介绍了一种新型的稳弧电源实现方案,不但对理论基础、主电路拓扑、DSP(Digital Signal Processing)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)等高性能芯片组成的控制系统进行了较为详细的介绍分析,还给出了部分具体的控制软件程序和电路实现方式。最终根据设计思路研制出试验样机,其输出波形的测试结果较为理想,验证了设计方案的合理性和可行性。
    真空应用
    喷雾冷冻干燥技术与设备发展现状*
    杨杰, 彭润玲, 郭俊德, 王鹏, 尹沙沙
    真空. 2022, (2):  72-80.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.14
    摘要 ( 30 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    喷雾冷冻干燥技术近几年发展较快,在食品、医药、材料等领域都有广泛的应用,但是相应的喷雾冷冻干燥设备却发展较慢,在一定程度上限制了喷雾冷冻干燥技术的发展。本文首先介绍了喷雾冷冻干燥技术的原理与特点,及其应用现状,然后重点介绍了喷雾冷冻干燥设备的现状,分析了现有的各类喷雾冷冻干燥设备的优势和不足之处,并总结了近几年典型的喷雾冷冻干燥过程数学模型,探讨了喷雾冷冻干燥技术目前存在的问题和今后的发展方向。
    高深宽比硅台阶落差结构的精密成型
    丁景兵, 黄斌, 何凯旋, 赵三院
    真空. 2022, (2):  81-84.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2022.02.15
    摘要 ( 20 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对MEMS深硅台阶刻蚀产生硅草导致器件短路的问题,分析了硅草形成的原因,通过对深硅台阶刻蚀的主要工艺参数,如刻蚀钝化时间、Ar物理轰击设置单因素实验,提出一种基于Bosch工艺,即采用周期性“刻蚀-钝化-预刻蚀”进行精密台阶结构落差成型的方法,该方法主要通过大幅度提高预刻蚀偏置功率和合理配置刻蚀钝化时间来进行实验。结果表明:在预刻蚀偏置功率100W、预刻蚀时间0.8s的工艺条件下,可以有效的抑制硅草的产生;台阶刻蚀完成后再采用SF6刻蚀气体对台阶侧壁清扫10s,确保硅草去除完全,此时获得的台阶落差结构平整光滑,刻蚀的梳齿垂直度优于90°±1°。该方法具有重复性好、工艺简单的特点。
    真空技术应用系列讲座