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    ISSN 1002-0322
    CN 21-1174/TB
    1964年创刊(双月刊)
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1. 高深宽比硅孔溅射铜种子层工艺的探索与研究*
付学成, 刘民, 张笛, 程秀兰, 王英
真空    2024, 61 (4): 1-5.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.01
摘要156)            收藏
硅通孔技术(TSV)是当前非常热门的高密度封装技术,但由于常规薄膜沉积技术很难在高深宽比的硅孔内沉积铜、钨等金属种子层,硅通孔技术中存在深硅孔金属化困难的工艺问题。通过对倾斜溅射时铜原子二维非对心碰撞前后入射角度的变化关系进行模拟计算发现,当原子碰撞有能量损失时,入射到硅孔内的铜原子角度会发生改变,有助于其沉积在硅孔深处。本文利用负偏压辅助多个铜靶共焦溅射的方式,在不同深宽比的硅盲孔中沉积铜种子层,验证了该方法的可行性,并通过三靶共焦溅射成功在深宽比8∶1的硅孔内实现了铜种子层的沉积。
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2. 多元稀土掺杂YSZ热障涂层的热物理和热循环性能研究*
黄光宏, 甄真, 王鑫, 牟仁德, 何利民, 许振华
真空    2024, 61 (2): 1-9.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.01
摘要142)            收藏
4.5wt.%Gd2O3-5.5wt.%Yb2O3-10.5wt.%Y2O3-79.5wt.%ZrO2(GdYbYSZ)稀土复合氧化物陶瓷是一类适用于更高温度下潜在应用的新型热障涂层(TBCs)材料。采用高温固相合成法制备了GdYbYSZ陶瓷粉体和陶瓷块材,在1 100 ℃和1 300 ℃煅烧不同时间后GdYbYSZ陶瓷粉末无相变,具有非常优异的高温相稳定性。在1 200 ℃时,GdYbYSZ陶瓷块材的平均热扩散系数和平均热导率分别比同等温度下YSZ陶瓷块材降低了2.1%和5.1%。采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)工艺在单晶合金(Ni,Pt)Al粘结层表面制备了GdYbYSZ新型热障涂层。沉积态GdYbYSZ陶瓷涂层的主相结构为立方相,有少量游离态Y2O3和ZrO2共存,其Y和Zr元素的相对含量均比靶材中的高,而Gd和Yb元素含量相当。经1 100 ℃长期冷热交替循环后,GdYbYSZ陶瓷层表面出现大量规则分布的“泥巴状”微观裂纹,陶瓷层内滋长的横向裂纹已经扩展到陶瓷层与TGO层的界面处,并引起该界面退化分离。陶瓷涂层的剥落位置主要出现在TGO层上下两个临域的界面处。TGO层严重的褶皱、波动起伏、扭曲交联、凸面尖端应力积聚和快速松弛是引起GdYbYSZ/(Ni,Pt)Al热障涂层体系层间界面分离和剥落失效的关键性因素。
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3. 浮空器囊体材料的气密性研究
董莉
真空    2024, 61 (2): 68-72.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.12
摘要137)            收藏
浮空器产品的一个重要技术指标是囊体气密性。为了对产品实际加工后的囊体材料气密性进行研究,模拟实际加工工况,对Vectran、尼龙、聚酰亚胺三种不同织物为承力层的囊体材料本体揉搓前后及片幅之间连接处的透氦率进行测试,分析了透氦率变化情况。结果表明:囊体材料透氦率随着揉搓次数及热合缝隙面积增加而增大,含外热合条的缝隙处透氦率与本体材料相当。该结果可用于指导囊体材料的选择、产品的加工及整体泄漏量的评估。
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4. 干式螺杆真空泵的理论研究进展*
吴俊, 吴杰, 干蜀毅, 何海斌, 王雷, 吴青云
真空    2024, 61 (5): 36-45.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.05
摘要126)            收藏
由于干式双螺杆真空泵具有工作压强范围宽、抽速大、可抽除水蒸气和固体粉尘、性能稳定等独特优势,目前已广泛应用于半导体、石油化工、光伏新能源等热门行业,具有广阔的市场前景,引起了国内外的广泛关注。本文基于国内外研究论文和专利资料,从螺杆转子端面型线设计、变螺距和变截面的内压缩设计、动平衡设计、计算流体力学和热力学工作性能分析等研究角度,全面综述了干式双螺杆真空泵的理论研究进展,为螺杆真空泵领域的研究工作提供参考。
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5. TiAlN硬质薄膜的制备工艺及结构性能研究进展*
徐照英, 张腾飞, 王锦标, 陈巧旺
真空    2024, 61 (2): 29-36.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.05
摘要119)            收藏
硬质TiAlN薄膜作为最有前途的TiN薄膜替代材料,具有比TiN薄膜更高的硬度、低摩擦因数、良好的高温稳定性和耐腐蚀性等优异性能,在石油、刀具、模具、电力、航空发动机等领域得到广泛应用。本文综述了TiAlN薄膜近年来国内外的应用及发展情况,着重阐述了TiAlN薄膜的制备方法,以及工艺参数对TiAlN薄膜性能的影响。同时对TiAlN硬质涂层的结构和性能进行了全面介绍,指出了TiAlN硬质薄膜性能优化的方法,并对TiAlN硬质薄膜的研究以及应用方向进行了展望。TiAlN硬质薄膜会随着科研人员的进一步深入研究以及应用的需求向复合化、多元化、纳米多层结构方向发展。
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6. 磁控溅射镀膜技术在(Cr,Ti,Al)N涂层上的应用*
赵凡, 项燕雄, 邹长伟, 于云江, 梁枫
真空    2024, 61 (4): 22-29.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.05
摘要116)            收藏
过渡金属氮化物硬质涂层在切削刀具、精密模具和机械零部件等领域有着广泛的应用。随着切削技术的进步和难加工材料的增多,硬质涂层已由传统的二元涂层向着三元、四元涂层不断发展。(Cr,Ti,Al)N四元涂层因其优异的综合性能而备受研究人员的关注。本文从磁控溅射镀膜的基本原理和技术特点出发,介绍了制备(Cr,Ti,Al)N涂层常见的磁控溅射镀膜技术,分析了采用单质靶与合金靶沉积镀膜的效果及其各自的优缺点,研究了磁控溅射工艺参数对(Cr,Ti,Al)N涂层机械性能的影响,最后讨论了(Cr,Ti,Al)N梯度涂层的作用及其制备方法。本文可为设计(Cr,Ti,Al)N涂层制备工艺、改善(Cr,Ti,Al)N涂层性能提供理论参考与指导。
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7. 电子束熔炼用水冷铜坩埚研制
闫超, 张涛, 贾子朝, 成成, 赵国华
真空    2024, 61 (2): 78-85.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.14
摘要111)            收藏
电子束熔炼作为一种优异的真空冶炼技术,其核心部件水冷坩埚的结构设计尤为重要,坩埚的冷却性能将直接影响电子束熔炼的效果及安全。通过理论分析、数值模拟、试验考核,研究了坩埚水道结构、熔池形貌对坩埚冷却能力的影响。通过坩埚选材、熔池利用率分析、能量损耗分析和冷却计算确定了坩埚结构,建立了数值仿真模型,采用模拟计算方式对比了两种熔池形貌的坩埚在不同装料量下的冷却性能,并针对性能优异的坩埚开展了试验考核。结果表明:模拟不同锭厚条件下,坩埚B的冷却水温度和坩埚表面温度较坩埚A均偏低,坩埚B的熔池形状和水道结构匹配更合理,散热效果更好。试验考核过程中坩埚B状态稳定,满足设计要求。
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8. 基于仿生结构的柔性应变传感器研究进展*
潘亮, 李建昌
真空    2024, 61 (5): 6-20.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.02
摘要110)            收藏
柔性应变传感器作为可穿戴设备的核心部件,在各个领域发挥着尤为重要的作用。但现有传感器功能受限于传统导电层结构,故研究人员将自然界动植物微纳结构引入到传感器中赋予其更为优异的性能。本文从功能层结构、制备方法及仿生结构等方面对仿生柔性应变传感器的研究进展进行了综述。首先归纳了柔性应变传感器的导电层结构和提升其耐用性的方法;其次总结了仿生柔性应变传感器的多种制备方法;最后从动物、植物及构件三方面论述了传感器的仿生结构类型。未来应致力于开发更有效复制动植物微结构的生产制备工艺,完善应用于应变传感器的仿生种类,以期使应变传感器在提升优异电学性能的同时获得与生物更为相近的仿生功能。
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9. 高精度电子束偏转系统优化建立与仿真研究
贾子朝, 郭志伟, 高学林
真空    2024, 61 (2): 47-52.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.08
摘要104)            收藏
电子束的高精度传输控制对于确保电子枪在金属熔炼、蒸发镀膜及电子束焊接等领域的可靠应用具有重要意义。针对电子束在金属物料蒸发环境中的传输控制技术开展研究,基于CST粒子仿真分析软件建立了30 kV电子束偏转模型,分析了偏转装置结构及位置参数变化对电子束分布的影响规律,通过仿真设计优化得到了满足需求的电子束偏转控制参数与结构。试验验证表明该结构下的电子束传输轨迹可控,建立的30 kV电子束偏转系统满足要求。
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10. 月球环境模拟设备研究及发展分析*
王军伟, 龚洁, 许梦龙, 李强
真空    2024, 61 (5): 51-56.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.07
摘要102)            收藏
月球环境模拟设备能够模拟月球表面的温度、真空及月尘等环境因素,以便在地面开展相关科学研究和试验验证。本文对月球环境模拟设备的发展现状进行了跟踪研究,结合国内外月球环境模拟设备的研制和使用情况,梳理出月球环境模拟设备研制的关键技术,并针对未来载人月球探测活动所需的月球环境模拟设备提出了发展建议。
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11. 大尺寸方形载板MOCVD反应腔分气和薄膜沉积过程影响因素的数值模拟研究*
于大洋, 吴改
真空    2024, 61 (2): 22-28.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.04
摘要99)            收藏
介绍了适用于光伏行业砷化镓(GaAs)薄膜电池制备所需的大尺寸方形载板金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应腔的多级分气系统,以及该反应腔结构设计过程中的核心参数:喷淋盘孔尺寸、载板与喷淋盘间距(简称“腔室间距”)。基于自研的容量为36×4寸的MOCVD反应腔模型,应用计算流体力学(CFD)方法,同时考虑GaAs沉积过程中的气相反应和表面反应,对不同孔参数和腔室间距时的气流分配和薄膜化学气相沉积过程进行了数值模拟。考察了跨孔压差与气流量分配均匀性的关系,以及腔室间距对反应区气体流动以及GaAs薄膜沉积的影响。结果表明:初级“蜘蛛”形分气盘将主进气口分配成64个子进气口后的分气均匀性较好,质量流量值波动幅度仅为0.22%;增加喷淋盘孔深度可缓慢且线性提高孔压差,而缩小孔径对于压差的增加非常迅速;增加喷淋盘孔压差可提高次级分气均匀性,但提升效果趋缓;大腔室间距下的沉积速率低,且均匀性差;随着腔室间距缩小,沉积速率持续增加的同时,沉积均匀性先变好,后逐渐由于气流震荡而变差。
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12. 新型光电阴极的研究进展*
刘燕文, 尚新文, 陆玉新, 田宏, 赵恒邦
真空    2024, 61 (5): 64-73.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.09
摘要93)            收藏
为了满足高频率、小型化微波真空电子器件需求,寻找合适的阴极和激光系统,研究了一种新型锑铯光电阴极的制备方法。发射材料的蒸发源采用多孔钨海绵扩散阻挡层代替镍管加热技术,以控制发射材料的蒸发速率。为了增强阴极的吸附能力,提高光的吸收率,通过纳米粒子薄膜和离子轰击技术对阴极基体表面进行了改性处理,研究了改性前后阴极表面结构、成分及其光电发射特性。结果表明:表面改性对阴极的量子效率具有很大的提升作用,分析认为阴极表面积的增大是发射性能提高的主要原因,光吸收率的增大也提高了阴极的量子效率。
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13. 一种小型化过程检测质谱仪的设计与研制
沈辉, 于佳佳, 侍尉, 庞骏德, 陈延龙, 景加荣
真空    2024, 61 (2): 53-57.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.09
摘要93)            收藏
质谱仪是气体监测与分析的一种重要仪器。相比于传统气体传感器检测方式,质谱仪具有检测范围广、灵敏度高、响应速度快等优点。本文研制了一台小型化过程检测质谱仪,采用双灯丝电子轰击电离源及四极杆作为质量分析器,检测器部分采用法拉第筒与电子倍增器双模式,电控单元以高频FPGA测控系统、大电流灯丝驱动电源、宽质量范围射频电源及高增益复合跨导放大器为核心。试验测试结果表明,该小型质谱仪各项性能指标优越,已达到市场上主流商品的水平,可广泛用于各类气体检测场合。
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14. 第二十二讲 化学气相沉积(CVD)技术
张以忱
真空    2024, 61 (2): 86-88.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.15
摘要90)            收藏
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15. 喷油螺杆真空泵油气分离系统的设计研究*
李福送, 王文军, 林伟健, 豆璇凯, 陈斌, 赵毅
真空    2024, 61 (2): 73-77.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.13
摘要90)            收藏
针对喷油螺杆真空泵产品进行设计,重点介绍了真空泵油气分离系统的设计方法。根据真空泵的工作原理,结合工程实践,首先拟定油气分离系统组成,以及油气分离罐的结构设计方案;然后针对油气分离罐中重要零件如筒体、法兰等进行详细分析和计算,确定筒体公称直径、厚度等重要参数;之后基于爆破片的结构原理进行选型和计算,确定其爆破压力和排放面积等参数;最后运用三维设计软件完成整个结构的三维模型设计,进一步验证了油气分离系统结构的合理性。
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16. 卷绕蒸镀设备偏置线圈设计及参数分析
尹翔, 陈世斌, 张艳鹏, 刘旭, 龙连春
真空    2024, 61 (2): 16-21.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.03
摘要82)            收藏
在卷绕蒸镀设备生产过程中,电子束引起的较高能二次电子会影响复合集流体的质量。较高能二次电子的发射率与电子束的入射角在一定范围内成正比,因此利用额外磁场可以使电子束轨迹发生偏置,从而减小入射角。本文依靠仿真软件及CAD建模技术对电磁偏置线圈进行了开发设计,通过参数优化,得到匹配的磁场强度以及电子偏置轨迹,成功完成电子偏置线圈的设计。同时对电磁线圈参数对偏置的影响进行了对比分析。结果表明:增加电磁线圈的电流、匝数、尺寸、数量,以及减少线圈与电子枪的距离,都能减少电子束偏置半径。通过优化这些参数可以得到预定入射角度,实现低的二次电子发射率,为将来设备的迭代升级提供设计依据。
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17. 等离子增强磁控溅射制备TiCr基纳米复合涂层的显微组织和性能
李灿民, 董中林, 夏正卫, 张心凤, 魏荣华
真空    2024, 61 (2): 10-15.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.02
摘要82)            收藏
使用等离子增强磁控溅射技术,利用三甲基硅烷TMS(Si-C)以及六甲基二硅氧烷HMDSO(Si-C-O)气体在H13钢表面制备了TiCrSiCN和TiCrSiCON纳米复合涂层。结合SEM、AFM、XRD、EDS等研究了O元素对涂层显微组织、物相组成、表面能、硬度、摩擦因数、耐磨和耐高温氧化性能的影响。结果表明:与无氧的TiCrSiCN涂层相比,含氧的TiCrSiCON涂层表面较粗糙,致密度低,且存在典型的柱状组织,从而导致其较高的表面能;O元素的加入提高了涂层的硬度,使TiCrSiCON涂层的耐磨性能显著提高,但TiCrSiCN和TiCrSiCON的摩擦因数相差不大;TiCrSiCON涂层中的Cr元素易与O元素结合形成一层致密的氧化膜,从而提高了其耐高温氧化性能。
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18. 一种空间微型质谱仪的芯片级离子源研究*
窦仁超, 崔寓淏, 喻新发, 冯琪, 刘坤, 闫荣鑫, 孙立臣, 孟冬辉
真空    2024, 61 (2): 42-46.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.07
摘要76)            收藏
设计了一种空间微型质谱仪用三电极场芯片级离子源结构,该离子源由5层电极板构成气体电离区和离子引出区。采用MEMS技术制备了芯片级离子源原理样机,测试了其电子流、离子流和稳定性。结果表明:该芯片级离子源能够产生0.357 mA以上的电子流,接收到的离子流可以达到527 pA,满足空间探测任务中微小型质谱仪离子源的功能要求。
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19. 电子束设备蒸镀铝膜工艺的研究*
付学成, 瞿敏妮, 权雪玲, 乌李瑛, 王英, 程秀兰
真空    2024, 61 (6): 1-6.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.06.01
摘要74)            收藏
利用电子束蒸镀设备沉积高质量铝膜是薄膜工艺的一个难题。为此,提出一种采用改造的三氧化二铝坩埚作为蒸镀铝膜的衬锅,通过三次添加物料预熔再蒸镀来沉积铝膜的方法,研究了不同蒸镀速度对铝膜电阻率、晶粒形貌和成分组成的影响。结果表明:凸起状的熔融铝液面能有效增大其与坩埚壁的接触角,基本消除铝膜中的三氧化二铝杂质;随着蒸镀速度的增加,铝膜晶粒尺寸逐渐增大,而平均电阻率呈下降趋势;采用本方法能够制备出纯度99.9%,电阻率最低为3.4×10-6 Ω·cm的铝膜。
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20. 脉管制冷机的研究进展及其仿真优化*
姜远镇, 邓家良, 韩雨松, 武义锋
真空    2024, 61 (4): 35-41.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.07
摘要72)            收藏
脉管制冷机具有高稳定性、持久运行和低振动等特性,符合高真空设备低温泵对冷源的要求,在低温真空泵领域的关注度越来越高。本文首先介绍了脉管制冷机的基本原理和分类,然后按照驱动方式总结了不同脉管制冷机的最新研制进展,最后重点分析了不同仿真方法在脉管制冷机研发和优化过程中的实际应用。
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21. 真空技术在先进陶瓷制备中的应用*
刘诗梦, 赵环宇, 王杰, 乔忠路, 晋伟达, 张仁柱
真空    2024, 61 (4): 85-91.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.16
摘要71)            收藏
先进陶瓷材料具有高硬度、高模量、耐高温、耐腐蚀等结构特性以及优异的热学、光学和电学等功能特性,因此在航天航空、信息技术、国防军工、生物医疗与新能源等领域得到越来越多的应用。高性能先进陶瓷材料需求的增加推动了制备工艺的发展,在陶瓷成型与烧结技术中引入真空技术可以通过改善陶瓷致密度、成分均匀性与晶粒尺寸分布等因素促进其性能的提升。本文着重对真空技术在不同成型与烧结方法中的应用进行了分析归纳,探讨了不同制备方法的特征及真空气氛对于陶瓷性能提升的作用机理,最后对未来的研究方向进行了展望。
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22. 基于系统回归模型的真空镀膜设备液冷加热盘设计方法研究*
李翔, 姜小蛟, 战春鸣, 刘昂, 孙宁, 李加平
真空    2024, 61 (4): 6-11.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.02
摘要70)            收藏
晶圆加热盘的设计有两大核心性能指标:工作面温度均匀性和控温能力,晶圆加热盘在设计定型前需要经过多次仿真迭代与测试验证,以确定产品性能满足设计需求。本研究基于有限元计算与系统回归模型,精准预测加热器实际所需长度、功率密度以及对应排布方案,以温度均匀性为优化目标,获取最优设计方案。经不同方案验证,该模型的精度在98%以上,可显著提升加热盘设计效率,为人工智能在加热盘设计领域的应用提供可能性。此外,基于传热学理论,提出了一种加热盘控温能力的设计方法,通过一维计算的方式,为加热盘控温能力的优化设计起到了指导作用。
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23. 一种新型罗茨真空泵转子型线研究与应用*
王建国, 高逊懿, 汪超, 李金建, 张宝夫
真空    2024, 61 (5): 46-50.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.06
摘要68)            收藏
提出了一种罗茨真空泵三叶直线圆弧型转子型线设计方法,给出了型线方程和针对ZJ-5000型罗茨真空泵转子型线的主要结构参数;对新型罗茨真空泵进行有限元分析,研究了其在不同进气压力下的抽气速率;基于该转子型线进行了实际产品生产,并与双叶转子罗茨泵的抽速和其他性能指标进行了对比。结果表明:新设计的三叶直线圆弧型转子型线具有容积效率高、曲线光滑过度、加工方便、定位准确、工作噪声低的特点,相对于两叶转子,其强度增强,能够承受更大的压差载荷,与传统三叶转子相比抽气效率得到了提高。
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24. Yb2O3改性Gd2Zr2O7热障涂层的显微组织和热循环性能研究*
李婷玥, 王鑫, 甄真, 李娜, 许振华
真空    2024, 61 (5): 21-29.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.03
摘要68)            收藏
(Yb0.1Gd0.92Zr2O7(YbGdZrO)稀土复合氧化物是适用于更高温度的新型热障涂层(TBCs)候选材料之一。采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)工艺在单晶合金(Ni,Pt)Al粘结层表面分别制备了单陶瓷层YbGdZrO和双陶瓷层YbGdZrO/YSZ两种热障涂层,并对涂层的相结构、化学组成、显微形貌和热循环行为进行了表征分析。结果表明:沉积态YbGdZrO陶瓷涂层的主相结构为单一的缺陷型萤石相,并有少量Yb2O3共存;与单陶瓷层涂层相比,双陶瓷层涂层的柱状晶簇较为纤细,且可观察到明显的柱状晶间隙;双陶瓷层涂层1100 ℃热循环寿命约为单陶瓷层涂层的1.5倍;经长期冷热交替循环后,单陶瓷层涂层内横向裂纹滋长,并扩展到YbGdZrO/TGO层界面上方几微米处,导致界面退化分离,且陶瓷层中的Yb元素内扩散进入TGO层;双陶瓷层涂层内出现纵向裂纹,而YbGdZrO/YSZ和YSZ/TGO层间界面基本完好;热循环失效后,单陶瓷层和双陶瓷层试样TGO层内均出现横向和纵向裂纹,甚至进一步诱发了层内断裂分离现象。
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25. 真空技术在分析技术领域的作用*——TOF-SIMS分析技术在矿物样品表征上的应用
王富芳, 徐子琪, 郭冲, 梁汉东, 李展平
真空    2024, 61 (5): 97-109.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.13
摘要67)            收藏
矿物样品的研究是矿物学、岩石学、矿床学等地质学科的基础,矿物的表面形貌、元素组成和分布特征能够揭示成矿物质来源、成矿过程和地质历史等。本文阐述了对于矿物样品表征具有广泛应用潜力的TOF-SIMS原理、技术优势及其所需的真空条件,重点总结了国内外学者应用TOF-SIMS在矿物识别、矿物成像、矿物成分定量分析和深度剖析及矿物加工上的研究进展与存在的问题,并对相关领域进行了展望。
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26. 沈阳《真空》杂志与美国《JVST》杂志同年创刊——《真空》杂志创始人杨乃恒先生功不可没
陆国柱
真空    2024, 61 (5): 1-5.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.01
摘要66)            收藏
1964年沈阳《真空》杂志与美国《JVST》同年创刊,为真空界提供了学术交流的平台,教师晋升的依据,逐渐成为指导科研和生产的重要文献,是真空界重大的历史事件。本文通过考证谁是《真空》杂志创始人,回顾《真空》杂志的发展历程,详细叙述了1964年《真空》杂志的创办过程,考证出东北大学杨乃恒先生从教师晋升和学术交流的需求出发,最先提出创办真空专业期刊的想法,是《真空》杂志唯一严格定义的创始人。《真空》杂志的光辉历程是我国真空界发展的缩影,一大批真空界的老前辈积极进取、勇于拼搏、奋发图强、无私奉献的精神,给我们留下了宝贵的精神财富,是我们永远学习的榜样。
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27. 温度对石墨烯真空标准漏孔漏率的影响研究*
刘楚彦, 刘招贤, 任国华, 韩琰, 孙立臣, 闫荣鑫, 孟冬辉
真空    2024, 61 (2): 37-41.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.06
摘要64)            收藏
石墨烯真空标准漏孔是基于石墨烯衍生材料研制的新型真空标准漏孔,其漏率下限低于一般的石英渗氦型标准漏孔,可用于超灵敏度检漏系统的校准。基于石墨烯的材料特性,石墨烯真空标准漏孔的漏率会随温度变化。本文针对温度对石墨烯真空标准漏孔漏率的影响进行了研究,通过测量漏孔在不同温度环境下的漏率,得到该种漏孔的温度系数与变化规律。研究结果表明,石墨烯真空标准漏孔的漏率随温度呈线性变化,且温度系数低于2.5%/℃。
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28. 基于TRIZ理论的一种提升罗茨真空泵基础压力的设计方法*
李小金, 李正清, 韩仙虎, 蔡宇宏, 杨建斌, 刘筱文
真空    2024, 61 (2): 62-67.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.11
摘要61)            收藏
以TRIZ理论为研究工具,采用因果分析方法得到了影响罗茨真空泵基础压力的根本原因和薄弱点,通过技术矛盾和技术系统进化法则解决方案模型的启示,进一步改进了罗茨真空泵的密封结构和转子型线,然后基于改进方案,对ZJP70型罗茨真空泵进行了优化。测试结果表明:在同等条件下,优化后的新型罗茨真空泵基础压力提升明显,同时最大零流量压缩比、整机漏率和噪声等核心指标也得到了显著改善。
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29. 车辆试验舱低气压动态试验系统设计
刘中博
真空    2024, 61 (2): 58-61.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.02.10
摘要59)            收藏
针对车辆发动机在高海拔地区因低气压而性能下降的问题,依托于XX项目需求设计了一套低气压动态试验系统,其可用于模拟高海拔低气压环境和开展车辆低气压动态试验。详细介绍了该试验系统中低气压模拟系统及排烟系统的组成和工艺流程,并进行了抽气速率及抽气量计算。
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30. 超高陡度长波通拉曼滤光片的研制
白皓宇, 姚春龙, 董明, 秦瑞, 白永浩, 王奕楠
真空    2024, 61 (4): 12-16.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.03
摘要59)            收藏
长波通滤光片是拉曼光谱仪中滤除瑞利散射光的重要光学元件,更高的陡度能进一步提升其检测精度和范围。介绍了超高陡度长波通膜系设计方案与超多膜层高精度膜厚控制技术,基于磁控溅射技术实现了超高陡度长波通滤光片产品的制造。测试表明该产品的陡度优于0.5%,通带波纹优于4%,可实现532 nm激光附近最低100 cm-1的低波数拉曼检测。
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31. 真空熔炼在高纯度金属材料制备中的关键技术与应用
徐萍
真空    2024, 61 (6): 67-72.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.06.12
摘要59)            收藏
深入探讨了真空熔炼在高纯度金属材料制备中的关键技术与应用。首先介绍了高纯度金属材料的定义、特点及应用领域,随后详细阐述了真空熔炼技术的基本原理、分类和特点。在关键技术部分,探讨了真空环境控制、设备与工艺参数控制、渣液分离与净化、精炼与净化等技术。介绍了真空熔炼在钨、钛合金和铜基合金制备中的应用。最后,对真空熔炼技术在特定金属制备中可能面临的问题,如污染源、工艺参数优化难点和适用性局限进行了深入剖析。
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32. 基于透明导电膜的光学窗口加热除冰效率研究*
王松林, 张建付, 刘青龙, 米高园, 阴万宏, 吴青青, 魏巍
真空    2024, 61 (5): 30-35.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.04
摘要57)            收藏
为了提高圆形光学窗口表面透明导电膜加热除冰的效率,基于欧姆定律以及热传导效应的理论分析,建立了圆形光学窗口表面透明导电膜的加热除冰效率理论模型。通过数值模拟,计算了直径100 mm圆形光学窗口在-55 ℃环境中对10 mm厚冰层的加热除冰效率,并采用24 V直流电源加热的方式进行了试验验证。结果表明,理论计算的除冰时间与试验结果之间存在偏差,这主要是由于在除冰过程中,光学窗口表面产生的热能除了大部分用于除冰消耗以外,还有少部分通过热传导散热而被消耗,同时窗口表面一部分水被加热而吸收热量,从而导致能耗增加。基于试验结果和理论分析,进一步提出了提高加热除冰效率的措施。
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33. 第二十二讲 化学气相沉积(CVD)技术
张以忱
真空    2024, 61 (4): 102-104.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.19
摘要56)            收藏
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34. 光谱卫星LPPT-25微电推进系统飞行试验工作性能评价*
田立成, 王尚民, 陈昶文
真空    2024, 61 (5): 80-89.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.11
摘要56)            收藏
基于光谱卫星任务需求,兰州空间技术物理研究所开展了脉冲等离子体微电推进系统方案设计,以此完成25W级脉冲等离子体电推进系统飞行样机研制,并开展了地面各项测试,均满足需求。为了进一步验证该系统的空间环境适应性、与航天器的相互兼容性、空间工作特性及空间飞行性能与地面数据的差异性,LPPT-25微电推进系统搭载长光卫星公司光谱星一号(GP-1)卫星开展了在轨飞行试验,对脉冲等离子体电推进系统在轨飞行试验结果进行了评价。结果表明:在整个飞行试验期间,脉冲等离子体电推进系统各项工作性能参数符合设计指标要求,电推进分系统工作正常,推力输出稳定,各遥测温度满足推进要求的控温范围;电推进推力标定为306.3 μN,相比地面测试推力300 μN,偏差在5%以内,体现了良好的天地一致性。
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35. 一种高精度外热流模拟控制系统设计与研究
王国防, 刘家林, 孙成恺, 刘海静, 张静, 董德胜
真空    2024, 61 (4): 65-70.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.12
摘要56)            收藏
针对传统空间外热流模拟控制系统功能设计单一,无法快速满足复杂试验要求的问题,设计了一种基于大功率电源的高精度、低成本、多用途外热流模拟控制系统。该系统采用参数自整定PID控制器,通过MATLAB数值仿真和试验调试,验证了系统设计的可行性和可靠性。结果表明:在不同加热结构及工况条件下,控制系统响应速度较快,超调量小,稳定性和鲁棒性好,取得了良好的控制效果。该系统已成功应用于空间热真空环境模拟试验中。
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36. 局部真空电子束焊接技术研究进展*
李立航, 付鹏飞, 唐振云, 毛智勇
真空    2024, 61 (6): 54-60.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.06.10
摘要55)            收藏
真空电子束焊接在大型、大厚度结构的焊接连接上具有难以替代的作用,但受真空室尺寸的限制,其难以满足超大型结构的焊接需求,因此国内外开始进行局部真空电子束焊接技术的研究,仅通过较小的真空室局部覆盖焊接部位以完成超大型结构的电子束焊接。本文总结了近期国内外局部真空电子束焊接技术的发展概况和研究进展,介绍了不同形式、不同类型的局部真空电子束焊接设备,并对局部真空电子束焊接工艺、移动密封及焊缝跟踪等技术难题进行了探讨。
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37. 浮空器囊体热合区域透氦率性能研究
朱善璋, 董莉
真空    2024, 61 (4): 75-79.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.14
摘要54)            收藏
浮空器实际使用中氦气渗漏量远超理论计算值而极大地影响自身驻空性能。本文基于漏氦量误差产生原因,探讨了囊体热合缝部位的漏氦机理,通过热合区域透氦率试验,提出了改进思路和方法。针对长航时浮空器设计,研究了不同热合缝结构形式和工艺方法对漏氦率的影响以优选出低漏氦的浮空器囊体的成型技术。结果表明:通过优化囊体结构形式和工艺方法,如在囊体热合缝外侧热合或胶黏有保护性质的外热合条、尽量选用热合工艺加工等方式来有效提高囊体的阻隔、保型能力,可以提高浮空器的驻空时间。
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38. 分段集成抽真空系统及工艺方法*
孙振中, 施敏海, 陈光奇, 魏裕隆, 吴辰睿, 魏海波
真空    2024, 61 (6): 38-42.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.06.07
摘要54)            收藏
通过对抽真空系统和工艺方法的研究分析,提出了分段集成抽真空系统及工艺方法,即将高中低真空管路、多种类真空机组和过程控制系统集成为一体的、批量化的抽真空系统。由计算机控制抽真空系统根据对工艺过程数据采集与工艺数据库的数据分析识别,自动对单体工件调控抽真空工艺程序。控制系统还可通过对工艺过程的数据统计分析,完善工艺数据库及工艺程序,进而对工艺过程自动识别调控,逐个提示工艺参数和提出异常处理建议,实现无人化智能抽真空作业管理。该系统及工艺方法能够降低设备的占有率,合理调配设备的运行和维护,提高设备利用率,降低能耗,提高生产率和工艺品质。
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39. 活塞压缩机整机振动分析与试验研究*
常学森, 王一婷, 赵月, 葛盼, 卢翰斌, 翁晨昊
真空    2024, 61 (4): 47-51.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.09
摘要53)            收藏
为验证新设计的活塞压缩机整机运转的可靠性,对压缩机进行有限元模态仿真分析和临界振动响应测试。首先建立活塞压缩机的三维模型,并对其进行合理优化,设置工作边界条件后,完成有限元模态仿真分析,获得压缩机在此条件下的整机临界振动响应频率理论分析结果。然后对压缩机整机进行临界振动响应测试,获得压缩机前六阶的实时工作模态。试验结果与有限元模态分析结果对比分析表明,二者存在一些误差,但规律一致,整机不会发生破坏性临界共振现象。
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40. 磁控溅射氧化硅和氧化硅/氮化硅/氧化硅薄膜绝缘性能的研究*
陈玉云, 王晓旭, 陈远明, 沈奕, 黄锐
真空    2024, 61 (6): 15-20.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.06.03
摘要53)            收藏
研究了磁控溅射氧化硅(SiO2)单层和氧化硅/氮化硅(Si3N4)/氧化硅(ONO叠层)的绝缘性能,对多批次、尺寸为4.5 cm×3.5 cm的SiO2单层和ONO叠层进行了绝缘电阻测试。结果表明:ONO叠层的全域绝缘样品比例高于SiO2单层的全域绝缘样品比例,且不同批次ONO叠层的绝缘性能更加稳定;相比于SiO2单层,ONO叠层的桥氧伸缩振动信号(A峰)位置蓝移,氧空位缺陷相关信号(B峰)和非桥氧伸缩振动信号(C峰)相对于桥氧弯曲振动信号(D峰)较弱,说明ONO叠层的原子缺陷(氧空位、非桥氧等)较少,其原因为添加Si3N4夹层能够在化学上阻断SiO2缺陷扩展;通过定量化A峰位置、D峰与B峰强度之比、D峰与C峰强度之比三个参数,获得了无损评估SiO2单层和ONO叠层绝缘性能的指标。
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41. 磁流体密封技术在基于超导线圈真空热处理装备中的研究进展
黄志强, 王振宏, 李心可, 高元, 苏宁, 陈鼎, 车恩林, 代玉博, 莫凡
真空    2024, 61 (6): 79-84.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.06.14
摘要53)            收藏
磁流体密封具有无摩擦、无污染、寿命长等优势,在真空密封方面具有广阔的应用前景。结合工程应用实际,本文简述了磁流体密封技术的原理、特点,国内外磁流体密封技术研究现状及产品和磁流体密封在真空装备中的应用情况,介绍了超导线圈热处理装备和工艺发展现状以及现有磁流体密封结构在超导线圈密封中存在的缺陷,并提出了一种基于超导线圈的真空热处理装备用水冷磁流体密封装置,该装置可以达到无间隙密封,只需足够的冷却水即可保证热平衡,能有效降低成本。
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42. 大型串联电子束熔炼炉抽真空系统设计研究*
宋涛, 张柏诚, 王春雷, 姜正鹤
真空    2024, 61 (4): 30-34.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.06
摘要52)            收藏
针对目前大型串联电子束熔炼炉抽气系统设计选型困难的问题,提出了一套电子束熔炼炉抽气系统设计方法。首先按照真空炉体的气体载荷计算有效抽速,粗选主泵,并用有效抽速和抽真空系统的流导验算主泵的抽速;其次对主泵的前级以及真空炉体的预抽泵进行选型,计算前级泵与预抽泵的抽速;再次计算粗抽时间与抽高真空时间以验证选型的合理性;最后通过试验对设计的电子束熔炼炉系统进行验证。结果表明,所设计的炉体抽真空系统粗抽时间与高真空抽气时间略高于计算时间,极限真空度优于设计要求。该方法计算结果与试验结果具有较高的一致性,可满足类似大型真空熔炼炉的抽真空系统设计需求。
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43. CSNS II真空差分系统设计*
刘顺明, 王鹏程, 刘佳明, 关玉慧, 谭彪, 孙晓阳, 王一刚, 朱邦乐
真空    2024, 61 (5): 57-63.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.08
摘要51)            收藏
CSNS II加速器束流打靶功率从100 kW升级至500 kW,要求直线加速器平均束流功率从5 kW提高到25 kW,脉冲束流强度从12.5 mA提高到大于40 mA,这必然导致直线段常温腔压力上升。差分系统作为常温段与超导段之间的重要匹配单元,其真空系统设计可以大幅降低此区间的压力,同时减少低能差分系统末端的残余气体成分,有效避免常温腔气源对超导腔性能造成影响。目前,直线末端(DTL腔)动态真空约为2.0×10-6 Pa,而CSNS II超导腔前后的低能差分系统(LEDP)和高能差分系统(HEDP)动态真空均要求≤5.0×10-8 Pa。针对该问题,本文对LEDP和HEDP真空系统进行了系统设计,并通过搭建模拟系统和实验验证了设计的合理性。结果表明,实验结果与模拟结果基本吻合,采用离子泵与NEG泵组合的方案,可以满足LEDP和HEDP的真空需求,并有效减少LEDP末端的残余气体成分。
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44. 东北大学第二十期《真空技术》论坛通知
东北大学
真空    2024, 61 (4): 105-106.  
摘要50)            收藏
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45. 碳纳米管与氧化锌纳米棒的场发射低压传感特性研究*
彭文广, 涂友情, 陈贵滔, 钱维金, 董长昆
真空    2024, 61 (5): 74-79.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.10
摘要50)            收藏
开发了一种基于气体吸附的场发射低压气体传感技术,通过化学气相沉积(CVD)直接在镍合金基底上制备了碳纳米管(CNT)阴极,应用水热法制备了ZnO纳米棒阴极和Al-N共掺杂ZnO纳米棒阴极(结合CVD法制备),然后对比研究了CNT与ZnO的场发射与低压氮气传感性能。结果表明:CNT阴极具有较好的场发射性能,开启场强为1.99 V/μm,而ZnO纳米棒的开启场强达到了14.9 V/μm;通过Al-N掺杂,ZnO纳米棒的场发射性能显著改善,开启场强降至8.9 V/μm;在10-4~10-7 Pa区间内,CNT阴极的低压N2传感效应最好,10-4 Pa下5 min内传感电流增幅达到350%;ZnO纳米棒几乎没有传感效应,而Al-N掺杂ZnO纳米棒展示了良好的传感特性,表明掺杂增加了活性位点,有效改善了ZnO材料的场发射低压气体传感性能。
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46. 分子泵体积流率检测标准方法的探讨
乔忠路, 王玲玲, 李智慧, 刘诗梦, 宋青竹, 战春鸣
真空    2024, 61 (4): 58-64.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.11
摘要47)            收藏
全面论述了分子泵的发展、体积流率检测方法及应用等内容。介绍了分子泵体积流率测量的国内外标准,重点探讨了流量法和小孔法两种体积流率测试方法,以 FF-160/620C 分子泵为对象,分别用这两种方法测量了其在特定压力下的体积流率,详细介绍了测量原理、流程、结果及不确定度。结果表明,在流量计满足要求的情况下,流量法更具优势。最后介绍了分子泵在特殊工况下如强磁、耐腐蚀等环境下的测量方法和意义。
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47. 离子推力器C-C复合栅多工况热态微位移研究*
高斌, 李娟, 陈娟娟, 李如月, 王彦龙
真空    2024, 61 (5): 90-96.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.05.12
摘要45)            收藏
针对LIPS-100离子推力器C-C一体化复合栅极组件设计问题,利用热特性计算模型开展栅极热力学特性研究。采用Workbench瞬态热分析法研究了两种曲面朝向的C-C栅极热性能参数,并与传统金属钼栅进行了对比分析。结果表明:等工况、等球面构型、等栅间距条件下,C-C复合栅较钼栅组件质量减轻35.7%,热态分析温度上限降低19.6%,升温速率降低21.3%;C-C复合屏栅较钼栅微位移减小0.151 mm,加速栅微位移减小0.123 mm,具有更高的抗热冲击性,可有效缓解推力器工作前期栅间距波动较大的问题;同一C-C复合栅材料下,球面朝向结构不同,栅极中心-开孔区边缘热态微位移不同,凸型栅较凹型栅加速栅微位移量降低0.025~0.038 mm,可有效提升加速栅开孔区磨损寿命。对于小尺寸离子推力器,凸面C-C复合栅组件抗热冲击性优势明显。
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48. 大抽速、高容积KDCP-16低温泵研制*
卢政阳, 管承红, 杨晨, 陈杰, 李艳峰, 董文庆
真空    2024, 61 (4): 42-46.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.08
摘要45)            收藏
介绍了中船鹏力(南京)超低温技术有限公司自主研制的大抽速、高容积KDCP-16低温泵,对其抽速和热负荷进行了理论计算,并测试了其主要性能指标(抽速、降温时间、抽气容积、渡越容量)。结果表明,KDCP-16低温泵N2抽速为6 550 L/s,Ar抽速为5 650 L/s,降温时间为110 min,Ar抽气容积为7 550 std·L,渡越容量为6.7×104 Pa·L,各项性能指标均优于国外同尺寸低温泵。
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49. 不同试验条件对非晶硒薄膜中载流子迁移率的影响*
李瑞东, 金大利, 张梅东, 于立苹, 王建伟
真空    2024, 61 (4): 17-21.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.04
摘要45)            收藏
非晶态硒(α-Se)属于无机弱电导材料,被认为是X射线医学成像和无损检测方面最有前途的探测材料之一,其载流子特性对应用至关重要。本文在恒温条件下制备了非晶态硒本征薄膜,利用SEM、XRD测试了薄膜的微观形貌和晶体结构,利用渡越时间(TOF)方法研究了温度、取样电阻及光脉冲能量对载流子迁移率的影响。结果表明:在298~338K的温度范围内,非晶硒的载流子输运规律符合浅陷阱模型;取样电阻不大于5 kΩ,光脉冲能量不大于3.5 μJ时,载流子渡越时间保持恒定,测试结果可靠。
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50. 耦合器热窗的极限真空方案模拟分析*
岳泰, 何超峰, 王希龙, 孙兴中, 云永琥, 陈伟, 杜文清, 陈耀锋
真空    2024, 61 (4): 52-57.   doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2024.04.10
摘要44)            收藏
深圳中能高重复频率X射线自由电子激光装置(简称S3FEL)注入器 1.3 GHz低温超导加速模组的高功率耦合器热窗的真空泵端口通过角阀连接到真空总管,从而便于安装、检漏和故障诊断。为了保证超导加速模组降温前耦合器热窗的极限压力达标,通过理论计算与软件模拟,对比验证了在不同方案下耦合器所能维持的极限真空度。结果表明:未经处理的耦合器A管采用单台离子泵方案,其极限真空度未能达到实际工程指标;而高温烘烤耦合器A管后,其极限真空度达到10-7 Pa量级,优于实际工程指标;耦合器A管设置两台离子泵后极限压力下降50%,可通过继续增加离子泵数量的方法使其满足工程指标。
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