利用数值模拟技术,结合COMSOL Multiphysics软件,提出了一种新型MPCVD装置,利用微波电场对装置结构参数进行了仿真优化,并在最优尺寸下模拟计算了装置的流场分布,以及腔体的等离子体和电场分布,最后开展了金刚石薄膜的制备试验,研究了甲烷、氧气含量对金刚石薄膜生长的影响。结果表明：最佳尺寸下基片台上方的电场强度最高,可达6 430 V/m,输入功率为4.5 kW、压强为80 torr时可得到完全覆盖基片台的稳定半球形等离子体;装置最佳进气口位于正上方,两排气口位置对称分布在下方;随CH₄含量增加,金刚石的沉积速率加快,但CH₄含量过高会造成晶体质量变差,CH₄与H₂体积比为6%时,晶体质量较好;随着O₂的增加,金刚石的沉积速率先增大后减小,当O₂与H₂体积比为2%时沉积速率接近0,O₂与H₂体积比为0.5%时,晶体质量较好。由拉曼测试结果可知,适宜浓度的O₂可以提高金刚石的晶体质量,促进沉积速率。

真空炉加热元件直接影响炉温均匀性与加热效率,是真空炉设计与研究的重点之一。本文从加热元件的材料与形状、功率计算方法、接电方式、尺寸与数量选择、安装布局及形式等方面,综述了近年来真空炉加热元件的国内外研究进展。首先,归纳了加热元件材料类型、形状、适用气氛与真空度;其次,梳理了接电电压与接电方式的选择方法,对比了七种经验计算功率方法的适用条件;最后,总结了加热元件尺寸设计与不同炉型安装布局形式。为满足真空炉对精确控温和节能降耗的要求,未来应致力于加热元件结构的模块化设计、新型耐腐蚀与抗氧化涂层的研发,以及通过高精度传感器与智能算法相结合实现元件温度的自动监测与优化控制等。

通过控制变量,采用射频磁控溅射法在玻璃基底上制备了氧化硅薄膜。利用台阶仪和光谱仪探究了气体压力、基底温度和溅射功率等工艺参数对氧化硅薄膜厚度、粗糙度和透光率的影响。结果表明,溅射气压为0.8 Pa、基片温度为150 ℃、溅射功率为310 W时薄膜粗糙度最低;溅射气压为0.8 Pa、基片温度为250 ℃、溅射功率为250 W时薄膜透光率最高。

EUV光刻机也叫极紫外光刻机（Extreme Ultraviolet Lithography）,它是以13.5 nm波长的极紫外光作为光源。由于极紫外光易被包括空气在内的所有物质所吸收,因此EUV光刻机只能在真空环境下运行。与此同时,EUV光刻机对真空系统有着特殊的要求,与EUV光刻机有着良好兼容性的真空系统对提高EUV光刻机的寿命和良率有至关重要的影响。通过EUV光刻机中的关键架构和工艺所涉及的真空技术,介绍和探讨了EUV光刻机主要腔室特定真空环境的获得、兼容性设计、真空系统的材料对光刻质量的影响以及真空环境下的污染监测方法。

本文设计了一套内嵌式紧凑型2.45 GHz ECR离子源,包含微波馈入结构、等离子体腔室、引出电极的设计。该离子源的整体尺寸为Φ200 mm×178 mm,等离子体腔室尺寸为Φ30 mm×50 mm。设计引出电压参数为50 kV,氢等离子体束流为20 mA。通过仿真验证设计的可行性,束流模拟结果显示,三电极引出结构可以在50 kV高压下实现20 mA束流引出,束流在传输路径中几乎没有损失,束散角不超过1.2×10^-3 rad。 在50 kV引出电压下,产生的电场模量最大4.17 kV/mm,小于击穿条件10 kV/mm。热模拟结果显示,在设计的水冷结构下,等离子体腔室的表面最高温度有明显降低,约92 ℃。仿真结果显示在真空环境下,氧化铝陶瓷腔室外部受大气压产生的最大应力为2.38 MPa,小于陶瓷材料的屈服强度160 MPa。基于以上设计,成功搭建了ECR离子源平台并开展了初步的实验研究。实验结果表明,在极限真空5.7×10^-5 Pa下陶瓷腔室未发生破裂,系统耐压达到65 kV。目前,系统可以在25 kV高压下成功引出9 mA的氢等离子体束流。

真空有载分接开关（OLTC）是电力系统的关键,依靠真空灭弧技术来保证电压的稳定调节。然而,在大型医院大负载、大电流条件下,真空退化、接触烧蚀和绝缘污染对运行可靠性构成了重大挑战。本文提出了一种将真空特定振动特性与电参数分析相结合的真空OLTC智能多模态诊断方法。首先,基于真空灭弧的机械动力学,将振动信号构造为Hankel矩阵,利用奇异值分解（SVD）和快速傅里叶变换（FFT）滤波方法消除真空室微振动引起的噪声干扰;其次,从真空电弧能量平衡的角度,提取暂态电流谐波和介质恢复强度等关键电气参数作为故障指标;最后,利用二叉树结构优化的多类支持向量机（SVM）融合振动和电气特征,实现了真空泄漏、接触氧化等6种典型真空相关故障的准确识别。实验结果表明,诊断准确率为98.2%,在早期真空压降检测中具有明显优势。该方法为OLTC真空完整性实时监测提供了一种新颖的解决方案,显著提高了真空功率调节系统的安全性。

采用双靶磁控溅射技术在石英玻璃基底上制备了AZO薄膜,通过调整溅射功率、溅射气压和衬底温度等关键工艺参数,深入研究了这些参数对AZO薄膜透光度和导电性的影响。使用紫外分光光度计与四探针测试仪等设备对ATO薄膜进行了表征分析。结果表明：随着溅射功率的增加,薄膜的透光度和电阻率均呈现下降趋势,在30 W铝靶溅射功率下透光性最好,在50 W溅射功率下电阻率最低;随着溅射气压的增大,薄膜透光度和电阻率先增加后降低,在0.7 Pa溅射气压下AZO薄膜在可见光范围内的透光性最好,透光率达到90%以上,在1.0 Pa溅射气压下电阻率最低,为43 Ω·cm;在250 ℃的衬底温度下薄膜的性能达到最优,其在可见光范围内的平均透光度为87%,电阻率为38 Ω·cm。

掺氮碳膜是指通过化学或物理方法将氮原子引入碳基质中形成的功能化薄膜材料,具有优异的机械性能、化学稳定性和功能可调性。常用的制备方法包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）和热解合成法。应用研究表明,掺氮碳膜在表面防腐领域可有效阻隔腐蚀介质渗透,使金属衬底腐蚀电流密度降低1~2个数量级;在能源存储与转换中作为电极材料可提供高比电容和强循环稳定性;在电子器件方面,其高导电性、高透明度和可弯曲性为柔性电子发展提供新途径。

真空腔室是众多真空设备的重要组成部分,对其进行合理设计和计算是保障真空设备安全运行的基石。本文以某空间环境模拟设备的真空腔室为例,探讨了按设计手册公式法、GB/T 150图算法和GB/T 4732公式法对真空腔室壁厚的设计,得出按设计手册公式法设计的壁厚偏安全;通过对其强度和稳定性进行有限元分析,把按标准设计结果与有限元分析结果进行对比分析,GB/T 150图算法、GB/T 4732公式法和ANSYS非线性屈曲分析得到的本真空腔室的许用外压力值比较接近,可为真空腔室可靠性及经济合理性提供参考。

对干式螺杆真空泵变螺距转子的动平衡设计方法进行了研究,通过质量去除法在转子齿面设计两类五组减重孔,结合参数化建模技术和NSGA-II算法,成功得到了减重孔的最佳参数及布置角度,优化了质量分布。利用SolidWorks进行三维建模,并通过其API接口进行二次开发,借助Visual Studio开发窗体程序,实现建模与优化过程中的数据互通以及模型参数的自动化更新。结果表明,经过减重处理后,转子动平衡性能显著提高,该方法简化了传统的动平衡设计流程,实现了动平衡的自动计算,从而大幅提升了设计效率和精度。

动态工况下,新能源汽车电动真空泵助力制动系统的瞬态信号具有多模态非线性耦合特性,易误判故障模态。故本研究提出了一种新的故障诊断方法。首先,通过实时监测真空泵工作时的极限真空度、抽气速率等核心参数,构建电动真空泵助力制动系统的动态特性模型,再从电流和压力两方面入手,获取该系统的运行瞬态特性,并生成连续时刻的系统运行瞬态信号;其次,为应对信号的多模态非线性耦合特性,利用小波分析理论分解瞬态信号,提取每个频段信号的能量熵特征,通过精细刻画故障特征的内在本质提高对故障特征的辨识度和区分度,并建立真空失效特征库;最后,结合ResCNN网络和XGBoost构建智能故障诊断模型,将能量熵特征输入其中,通过卷积池化运算进一步挖掘深层次代表特征,再依靠XGBoost的自动分类能力,对挖掘出的深层次特征进行高效、准确的分类,从而输出制动系统故障诊断结果。结果表明：该方法的ACC值达到了0.97,实现了对制动系统运行状态的准确描述,有效缩短真空建立时间,降低系统的压力波动和能耗。

对空间微波器件阴极热子组件的可靠性进行了加速寿命试验。实验表明热子寿命与施加电压极性强相关,当热子接电源负电压,阴极接正电压时,热子组件的寿命远高于反向接电方式。进一步实验表明,热子短路和断路的原因主要是浸渍发射材料扩散进入了热子组件绝缘层。为此,在阴极基底与热子组件之间加一隔板隔开,既避免了热子的短路,又延长了阴极的寿命。为提高阴极的热效率和耐冲击性能,采用钼钌合金焊料将阴极饼与支撑筒焊接在一起的方法。

本文以螺杆真空泵的高效节能运行为研究目标,从螺杆真空泵功耗计算基础理论出发,将螺杆转子抽气过程所需要的有用功耗分解为内压缩功耗和外压缩功耗（排气功耗）两部分,并分别给出了相应的计算公式,以此为基础,介绍了降低螺杆真空泵功率消耗、实现节能运行的几种常用方法,包括：采用大压缩比螺杆转子减小其排气容积来降低外压缩功耗;在螺杆真空泵排气口处安置小型真空泵产生更低的排气压强来降低外压缩功耗;以及为避免大压缩比螺杆转子在高入口压强下内压缩功耗过大,采用变频降速运行（但会导致抽速下降）和设置中间泄压阀两种方法。

针对核工业大尺寸特种材料专用热处理工艺对温度均匀性要求高的需求,首先研制设计了专用的真空热处理炉,然后对热处理两种产品的大尺寸均温区进行了模拟仿真,通过仿真模拟结果迭代,优化了加热器功率分布和反射屏设置,最后通过现场实验验证保温阶段有效均温区的温度均匀性。结果表明所研制设计的真空热处理炉在工作温度工况下,500 mm×500 mm×3 000 mm的有效均温区温度均匀性控制在±3.0 ℃,且实验验证结果与仿真模拟结果具有较高的一致性,可满足大尺寸特种材料专用热处理工艺的设计要求。

随着半导体工艺不断向更小尺寸与更高精度方向发展,原子层沉积设备的研发日益受到广泛关注。本研究将微波等离子体源与原子层沉积技术相结合,通过系统性设计思路,集成真空系统、微波传导系统、气源输入系统与控制系统,成功研制出一套大尺寸微波等离子体增强原子层沉积设备。微波传输仿真与光学发射谱检测结果表明,该设备成功实现了高密度等离子体的稳定激发与高活性自由基的产生。通过不同微波功率（400~1 000 W）与不同氧气流量（10~1 000 sccm）的参数调控,设备实现了较短的单次沉积循环时间14 s,较高的氧自由基强度值15 769,所沉积的8英寸氧化铝薄膜的非均匀性为0.88%、632.8 nm处的折射率为1.65（消光系数接近于0）、介电常数与击穿场强分别高达9.3与23.6 MV/cm。本研究开发的微波等离子体增强原子层沉积设备,展现出良好的大尺寸晶圆适配与高质量薄膜沉积能力,为先进半导体工艺与集成电路制造中的高性能介电层、阻挡层及封装界面层等应用提供了有力的设备支撑。

通过四因素三水平正交试验设计方法,采用PVD多功能离子镀膜机在Cr12MoV模具钢表面制备TiCN薄膜,研究了不同工艺参数对TiCN薄膜力学和摩擦磨损性能的影响,优化了薄膜制备工艺参数。结果表明,各因素对TiCN薄膜结合力的影响权重为甲烷和氮气流量比>弧电流>气体总流量>偏压,对TiCN薄膜硬度的影响权重为甲烷和氮气流量比>气体总流量>偏压>弧电流,甲烷和氮气流量比主要通过改变碳含量对TiCN薄膜力学性能产生影响。以结合力为指标的工艺方案所得TiCN薄膜性能最好,工艺参数为气体总流量为450 sccm,甲烷和氮气流量比为5∶1,偏压为200 V,弧电流为60 A,所制备TiCN薄膜硬度为3 456.76 HV,结合力为36.7 N,平均摩擦因数为0.281 3,显著提高了基体的抗摩擦磨损性能。

开发环保替代SF₆型断路器是高压开关领域亟待解决的问题。本文提出了一种以干燥空气为绝缘气体的无氟环保型断路器设计思路与整体方案,采用三维设计软件建立了145 kV无氟环保型断路器的数值仿真模型,使用数值仿真软件进行了仿真分析,得到了断路器外绝缘关键部位的电场分布。研究结果表明断路器在不同工况下三相动静端支撑的出线导体处电场强度最大,通过对动静端支撑结构、导体连接部位的优化,断路器外绝缘结构的最大电场强度降低了34.40%,为145 kV无氟环保型断路器的研制提供了理论依据。

真空电机作为特种电机的一种,目前在航空航天、半导体、科学仪器、大科学装置等领域应用广泛。不同应用场景,对传动部件有不同的要求,诸如部件材料可能挥发出的挥发物种类、材料本身的放气、散热特性及是否具有抗辐射性能等。真空电机内部包含定子、转子、线缆和轴承等,材料复杂多样,放气特性对真空系统的稳定性影响大。在国产真空电机中择优选出真空性能出色的不同机型,以小孔流导法为理论依据对电机真空放气特性进行了测试和分析。同步对真空电机进行了抽真空对比测试。通过搭建真空测试系统,结合质谱分析等测试,得到了真空电机静态下的真空度、放气率、气体成分随时间的变化规律。在未加烘烤的前提下,20 min后国产真空电机最优真空度可达2×10^-4 Pa;10 h后H₂O分压1×10^-6 Pa,C_xH_y分压1×10^-8 Pa。对相关放气率测试,国产真空电机的选型、技术优化和质量提升,以及国产化替代等有参考价值。

液态锂在基底材料表面的润湿性是决定液态锂第一壁性能的关键因素之一。设计了一套液态金属与固体材料润湿特性研究平台,结合系统运行关键问题,采用ANSYS软件对平台检测室和注射系统等部件进行了热力学仿真和理论计算。结果表明：外径250 mm、壁厚3 mm的304不锈钢真空检测室在一个大气压下的最大变形量约为0.045 mm,最大应力强度为29.876 MPa,低于许用应力（137 MPa）;检测室最大等效应力约26.708 MPa,低于不锈钢的屈服极限（205 MPa）;注射系统中加热丝温度为400 ℃时针头与加热丝的极限距离是50 mm;当注射器与检测室内部压差分别为600 Pa和-465 Pa时,液态锂可以通过1 mm口径的针头吸入和滴出;在系统运行过程中向检测室中充入0.26 Pa以上的氩气有利于保护检测室壁面和观察窗,减轻检测材料沉积的影响。基于以上结果,成功搭建了液态金属润湿实验平台,并实现了直径3 mm液态锂滴的滴出。

本文针对DBC基板氧化、均匀化快速升降温、连续生产等问题,设计了连续式IGBT真空焊接设备,其长期使用温度400 ℃、工作真空度1 mbar、极限真空度0.1 mbar。详细介绍了设备连续式运行时的逻辑,IGBT芯片在载具上依次经过进口平台、预热腔、焊接腔、冷却腔和出口平台,采用甲酸作为还原剂,通过对真空焊接过程进行温度、压力等参数的控制完成IGBT芯片的真空焊接工艺过程,并对设备布局及动作逻辑、反应腔体、真空系统、气路系统、其它机械系统以及电气系统进行设计。设备装配调试完成后,根据IGBT芯片的真空焊接工艺进行了试验,其空洞率<1%,设备性能均达到车规级要求。

传统冻干机真空系统具有非线性和时变性特点,常规PID控制算法难以满足其高精度真空控制要求。为提高冻干机真空控制性能,对冻干机真空系统进行了优化,设计出智能优化的模糊PID控制器,通过人工蜂群（ABC）算法优化调整模糊控制器的输入论域,同时根据阀控真空特性修正控制器输出量,有效抑制了系统的非线性和时变性影响,提高了真空控制的动态性能。实际测试表明,应用新系统后冻干机真空控制性能在调节时间、超调量和稳态误差上均优于常规PID和模糊PID控制系统。该智能真空控制系统可有效提高冻干过程中冻干机内的真空控制能力,从而保障冻干工艺准确、顺利地实施。

物理气相沉积是一类清洁、高效的陶瓷涂层制备方法,其不同制备工艺对于膜层的结构及性能均有影响。本文使用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术和自研的复合磁场电弧离子镀（AIP）技术分别制备TiN涂层,对比研究了膜层的微观形貌、力学性能、摩擦性能和电化学腐蚀行为。结果表明：HiPIMS所制备的膜层更为致密,纳米硬度达30.8 GPa;在相同测试条件下,HiPIMS制备膜层的极化电阻较AIP膜层高出一个数量级,耐蚀性更好;AIP制备的膜层表现出更高的弹性模量,为575.5 GPa,大气下摩擦因数最低为0.42。

为了研究PEEK/GF聚合物材料在离子束活化后的时效性机理,用氩气（Ar）、氢气（H₂）、氧气（O₂）以及氢气与氮气的混合气体（H₂+N₂）对其进行离子束活化处理,并分别于大气、纯水、无水乙醇和真空等不同介质中存储1~90 d,通过材料表面红外光谱测试和表面接触角测试分析了材料表面特性的时效性变化规律,在此基础上以磁控溅射镀膜技术沉积铜膜,通过划格测试和拉拔测试对铜层的附着力进行了定性和定量判定,并结合基材的表面特性进行了综合分析。结果表明：经不同气体活化后存储于不同介质中的PEEK/GF材料均表现出较强的时效性;在存储介质相同时,以H₂+N₂、O₂、H₂、 Ar活化的时效性改善效果依次下降;在活化气体相同时,以无水乙醇、纯水、大气和真空环境为存储介质的时效性改善效果依次下降;采用H₂+N₂或O₂活化并存储于无水乙醇等亲水性较好的介质中可以减缓材料亲水性能的时效性;PEEK/GF材料经离子束活化后立刻沉积铜膜的附着力最高可达1级/11.51 MPa,经存储后再沉积铜膜的附着力明显降低,最高仅为1级/5.40 MPa。

本文研究和分析了国内外拉曼光谱技术相关标准体系现状,涉及现行国内标准42项,包括国家标准13项,行业标准15项,地方标准4项,团体标准10项;涉及现行国际标准17项,包括ASTM International（美国材料和试验协会国际组织）标准8项,IEC（国际电工委员会）标准6项,ISO（国际标准化组织）标准3项。对现行相关标准侧重的内容进行了归类梳理,探讨了国内外标准化差异与标准接轨融合。最后,对现阶段拉曼光谱技术标准化体系进行了总结,并展望了未来的发展方向,旨在为后续标准体系的不断完善和相关领域的研究提供参考。

氦检漏设备传统故障诊断方法存在无法直观表示故障特征、严重依赖专家经验而准确性有限的问题。针对氦检漏设备传感器数据,提出了一种结合卷积神经网络（CNN）的时间序列图像生成方案,对故障数据进行数据驱动分析和故障分类,从而更准确地诊断故障。首先将一维时间序列信号转换为灰度图像进行形象化表达,以适应不同的氦检漏设备故障诊断场景,然后对LeNet-5 CNN模型进行优化,设计了计算速度更快、识别精度最大化的LeNet-5s CNN模型,并提出了复杂检测任务下的双模型检测方法,最后通过实验验证了算法的有效性。结果表明,模型优化后识别精确度有一定提升,双模型检测方法对复杂检测任务下的三类故障都有较好的识别性能。

针对微米级管腔结构中蒸汽渗透效率低、分布不均的问题,本文研究真空脉动循环参数对蒸汽传质的调控机制,提升穿透性能与能效利用率。构建频率（0.5~2.0 Hz）与压力幅值（5~15 kPa）耦合的蒸汽扩散动力学模型,结合计算流体力学（CFD）模拟,揭示脉动压力场对蒸汽相变与边界扰动的影响规律。搭建真空脉动实验平台,集成高速显微成像与X射线微CT,量化分析不同参数下的蒸汽穿透深度与三维分布,并采用响应面法优化参数组合。结果表明,脉动条件下穿透均匀性提升约21%,末端饱和度达0.78±0.05,较静态工况提升约50%。在1.2 Hz/10 kPa参数组合下,实现单位能效指标（η=5.06 s/J）最优,较基准工况提升约40%,对应关键性能指标KPI达2.37 g/（kW·s）,较标准提升58%。研究表明,真空脉动参数可协同强化蒸汽传质与能效控制,显著改善微结构渗透性能,为微通道干燥、器械灭菌及多孔介质传质提供理论依据与优化路径。

材料在真空环境中的放气行为是高/超高真空系统中主要的气源之一,影响着真空腔室的真空获得时间、极限真空和残余气体组分。真空系统的性能与材料的放气特性密切相关,而这些特性又取决于材料种类、生产工艺、表面状态、微观结构及存在的外部环境等多种因素。本文综述了在真空环境下材料的放气机理、影响因素及测试技术,探讨了在真空器件中广泛应用的表面改性技术对材料放气行为的影响,并对影响机制进行了探究。此外,本文还探讨了高能粒子照射、机械应力、电场等物理场下材料放气行为的变化和影响机制,为真空设备的优化设计和工程应用提供了理论依据和技术参考。

本研究旨在探讨添加剂对硬质合金微观结构演变及其力学性能的影响。以钨钴合金为基体,加入碳化钛及其他辅料,通过制粒、压制和烧结等工艺流程制备了不同碳化钛含量（质量分数）的硬质合金样品。利用扫描电子显微镜、磁滞回线测量仪和三点弯曲试验机对合金显微组织、矫顽力和抗弯强度进行了详细分析。结果表明,添加剂的加入显著改变了硬质合金的微观结构,随着添加剂含量的增加,合金的晶粒逐渐细化且分布更加均匀。碳化钛含量为15%合金试件的矫顽力最大,为5.8 kA·m^-1,而相同烧结条件下,碳化钛含量20%合金试件的抗弯强度最高,达到840 MPa。添加剂含量对硬质合金的微观组织和力学性能有显著调控作用,且添加剂含量与合金抗弯强度呈现正相关趋势。通过优化添加剂配比,可以有效提升硬质合金的综合性能。

本文通过地面模拟实验研究了乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）材料在低地球轨道原子氧与紫外辐照协同作用下的退化特性。测试并分析了ETFE在不同原子氧（等效能量5 eV）累积通量和紫外辐照量（波长范围200~400 nm）条件下的质量损失、表面形貌和元素组成变化。结果表明材料剥蚀过程存在两阶段特征：开始阶段由剥蚀导致的材料表面化学键断裂以及挥发性产物逸出引起质量快速损失;后期材料表面形成致密的富碳层,延缓了原子氧的渗透及紫外光化学反应,剥蚀速率变慢。SEM分析表明材料经原子氧及紫外作用后表面由光滑的材料结构变成具有沟壑和孔洞的粗糙材料表面,且透光性消失。XPS分析表明,导致剥蚀减缓的主要原因是脱氟氧化、碳重构,表现为氟碳比大幅度降低。本文揭示了ETFE在低地球轨道原子氧及紫外作用下的动态退化规律,为ETFE材料的寿命评估及耐受空间环境设计提供了理论支撑。

针对超高真空密封装置泄漏故障检测中单次真空氦质谱检漏易受氦气分布不均干扰导致精度不足的问题,本文提出基于BLUE算法的超高真空密封装置故障检测方法。设计真空氦质谱检漏仪,对其最低可检漏率实施校准,运用校准后检漏仪测得超高真空密封装置的泄漏率,结合BLUE算法融合不同时刻下氦气不同分布浓度时检漏仪测得的装置泄漏率,得到最低方差的累积泄漏率检测结果,实现装置泄漏时的故障检测。该方法检测结果显示,在实验中的9个液氦杜瓦储罐中,C3与C6两个储罐的超高真空夹层漏率值分别为2.16×10^-12 Pa·m³/s与1.31×10^-12 Pa·m³/s,均不满足小于10^-12 Pa·m³/s的漏率要求,表明二者均存在泄漏故障,其中,C3的泄漏故障更为严重;该方法漏率检测结果的平均相对误差仅为0.054,且无明显波动,检测结果与实际情况相吻合。该方法显著提升了微小泄漏检测的精度与可靠性,为超高真空密封装置的性能评估与维护提供了技术支撑。

针对核工业专用材料热处理问题提出了一种内外双真空热处理炉的设计方案,同时解决了工件不能受加热污染以及精密生产车间热环境严格受控的特殊需求。介绍了内外双真空热处理炉的整体结构设计,重点提出马弗炉管在加热室受热膨胀伸长的解决方案,构建了内外双真空系统,并对加热室进行了数值仿真模拟分析和现场实验验证,实验验证结果与仿真模拟结果表明所设计内外双真空热处理炉温度及均匀性满足工艺要求,测试结果中内外双真空热处理炉真空压力、抽空效率、降温效率等指标均满足工艺要求。该设备的研制为同类装置的设计提供了科学依据与实践指导。

线圈电源为核聚变装置提供所需的磁约束场环境,实现等离子体位形控制。本项目研发设计了一种基于线圈电源的快速响应、快速跟随双极性输出系统,旨在使线圈电源达到大功率双极性输出的同时实现输出电流变化率高、响应速度快、跟随性强、无过冲、精度高、稳定性强的要求。研究主要从硬件主回路IGBT连接和软件模糊模型预测自适应控制器两个方面进行设计。此设计在反场箍缩聚变装置中的线圈电源上经实验证明,可实现在线圈电源大功率、双极性输出,且响应速度快、跟随性强、精度高,并能长时间稳定运行,可满足聚变领域、等离子体应用领域的装置的大功率与快速性要求。

加热体参数是影响真空烧结炉温度均匀性和工件烧结质量的关键因素。本文通过正交试验研究了加热体直径、加热体距炉壁距离和加热体数量对炉内温度均匀性的影响,结果表明：加热体数量对温度均匀性影响最大,加热体距炉壁的距离次之,而加热体直径影响微弱。优化后的参数为加热体直径36 mm,加热体距炉壁的距离65 mm,加热体数量10根,加热体间距150 mm。相较于原始方案,工件间的最大温差减小44.0 ℃,降低了36.25%。本文工作可供真空烧结炉的加热体设计与优化参考。

加速器硼中子俘获治疗装置中通常采用锂靶作为中子靶,但高热负荷沉积会缩短靶寿命,因此耐高热负荷的靶是维持装置稳定运行的关键。本文设计了一种在真空环境下耐30 MW/m²以上高热负荷的液态锂靶模块,可以在承受50 kW高能质子的轰击时将液态锂的温度控制在600 K安全阈值内。该液态锂靶模块主要由喷嘴、凹形背板、收集槽和加热丝等部分组成。文章重点模拟了液态锂模块的喷嘴宽度、液态锂流速和凹形背板半径三个因素对高热负荷移除能力的影响。结果表明喷嘴宽度从1.5 mm增加至3 mm时液态锂膜的厚度从1.2 mm增加至2.3 mm,进而使液态锂表面最高温升从82 K降至52 K,后续增加喷嘴宽度并无明显变化。液态锂流速从7 m/s增加至14 m/s,其温升从91 K降至46 K,但温升之间的差值逐渐减小。凹形背板半径从500 mm减至250 mm时,液态锂最高温升从77 K降至43 K,且对比直板结构,能够有效提高锂膜的均匀性和稳定性。该研究结果可以为液态锂靶的工程实践提供一定的参考,为硼中子俘获治疗的稳定运行提供了一种可行的办法。

触头温度过高会直接降低真空断路器分合闸速度和绝缘性能,继而导致其故障率增加。故针对真空环境下触头温升监测难的问题,本文提出了高压真空断路器灭弧室触头温度测算方法。利用红外测温仪监测当前的高压真空断路器灭弧室触头温度,并通过发射率和光纤布拉格光栅温度传感器监测的环境温度修正红外温度;建立触头动态温升数学模型,通过ANSYS Workbench仿真软件进行多物理场耦合求解获取触头温度分布及温升速率等结果。随着时间的增加,本研究方法的温度测算误差未出现明显增大的趋势,表明该方法在长时间温度测算过程中能够保持较高的稳定性和准确性。

系统性探究了人体感知舒适度与气候分区对被动式超低能耗建筑设计的影响,并深入分析了真空技术在其中的应用。采用GIS技术得出中国居民在不同地域和季节对舒适温度的适应性规律,并构建了四大气候区的人体气候适应模型。对真空隔热材料技术参数进行了初始化处理并阐述其性能,基于气候分区结果,规划了真空玻璃和隔热板的应用策略,探讨了其组合协同及其他节能技术的结合方式。结果显示,真空技术能显著降低建筑能耗,提高居住舒适度,尤其在极端气候条件下表现突出,且性能稳定耐久,为绿色建筑和低碳生活提供了有力支持。

刻蚀LNOI（绝缘体上铌酸锂）通常以非晶硅薄膜为掩膜;使用PECVD设备在LNOI表面沉积非晶硅薄膜时,常出现薄膜起泡现象。气泡尺寸大多在5~60 μm之间,其存在会影响LNOI刻蚀的形貌。研究表明,非晶硅薄膜气泡可能是铌酸锂薄膜表面的缺陷导致的;这些缺陷表面的氧原子与非晶硅薄膜中的氢结合,破坏Si-H键,导致薄膜局部应力增大,从而引起非晶硅薄膜起泡。通过对比实验发现,在沉积非晶硅薄膜之前,先沉积50 nm的二氧化硅薄膜以隔离铌酸锂薄膜表面缺陷,可有效解决该工艺问题。这为使用PECVD设备在LNOI表面沉积平整的非晶硅薄膜提供了参考。

为提升中波红外CO₂气体检测的精度与灵敏度,研制了一种高性能中波红外窄带滤光片。采用蓝宝石作为基底材料,选用Ge与ZnS材料构建膜层,通过等效导纳匹配设计方法优化了膜系结构。同时,引入了敏感层拆分控制技术和比例因子差分控制薄膜厚度,有效解决了红外波段高精度控制难题。测试结果表明：最终产品的中心波长为4 269 nm,峰值透射率为89.7%,通带半宽度为126 nm,2~15 μm平均截止深度达到OD2.83,该红外窄带滤光片能够有效提升气体的探测精度,为气体探测技术的进步提供了有力支撑。

真空绝热板（Vacuum Insulation Panel, VIP）是一种高性能绝热材料,通过真空技术和多孔芯材协同效应实现极低的导热系数,广泛应用于绿色建筑、低温冷链和超低能耗家电等领域,是未来绝热节能材料发展的重要方向。传统的VIP大多以玻璃纤维作为芯材,但存在难降解、难回收、在生产过程中易造成环境污染等问题。植物纤维因其来源广、可降解、绿色环保等特性有望解决上述问题。但由于植物纤维自身导热系数高、力学性能差,需要无机纤维作为增强相以改善VIP整体性能。因此,本研究选用杨木纤维为芯材基体,离心玻璃棉为增强相,制备了一种综合性能优异的复合芯材VIP,测试了复合芯材微观形貌、均匀性以及压缩率、回弹率,并对所制备的VIP热性能、力学性能及老化性能进行了研究。结果表明,杨木纤维复合芯材VIP综合性能优异,伴随离心玻璃棉含量从0%增加至75wt.%,杨木纤维复合芯材的导热系数下降31.78%,杨木纤维复合芯材VIP导热系数下降50.05%,拉伸强度增加420.21%,VIP对气压敏感性也在不断降低。

管内表面抗腐蚀性能的不足严重限制其使用寿命,因此在管内壁制备高质量的涂层尤为重要。本文采用双极性高功率脉冲磁控溅射技术,在管内放置柱状靶作为阴极来制备高质量Cr涂层。通过SEM、XRD、划痕、电化学腐蚀、高温氧化等方法对其进行表征和测试,研究了沉积温度对管内沉积的Cr涂层微观组织、力学性能、耐腐蚀性能以及高温氧化抗性的影响规律。研究结果表明,随着沉积温度从25 ℃升高到300 ℃,各组涂层均沿（110）面择优生长;受热应力影响,在100 ℃时涂层在韧性方面最优;而25 ℃条件下制备的涂层表现出最高的耐蚀性和高温氧化抗性,其中腐蚀电流最低可达4.9×10^-4 A·cm^-2,氧化层厚度最小,氧化增重最少,更小晶粒与更高致密度抑制腐蚀介质与氧扩散。沉积温度为100 ℃时涂层的耐蚀性和高温氧化抗性与沉积温度在25 ℃时相近,综合结构、力学与服役性能,100 ℃沉积涂层综合性能最优。

扇出型面板级封装（FOPLP）技术在异质晶片整合和降本增效方面优势显著,但在热应力影响下,基板尺寸增大时翘曲也随之增大。本文针对大尺寸玻璃基板在真空腔体中的升降温过程,设计系列验证试验,研究了高温腔体压力（10^-3 Pa、20 Pa、100 Pa、10⁵ Pa）及N₂气流辅助对基板升降温行为和温度分布的影响。结果表明：相同升温参数和时间下,随腔体压力降低,基板升温速率减小,中心与边角温差增大,降温过程中则呈相反趋势;腔体压力大约100 Pa时,升降温过程中基板表面温度均匀性较好,引入N₂气流可提高升降温效率,使边缘与中心区域温差维持在5~10 ℃。

本文提出一种基于波分复用（WDM）的单模光纤收发器（SMF收发器）,用于替代真空镀膜多电源控制系统中的传统多模光纤收发器（MMF收发器）。通过对比两种收发器在20 kHz、250 kHz与1 MHz信号的上升/下降时间传输时延实验,证明使用SMF收发器控制方案在减少50%光纤用量的同时,实现了等效或更优的时序性能（例如20 kHz下,上升时间缩短85%）。分析表明,使用SMF收发器将光纤链路数量从2N降低至N,有效解决了大规模部署中的布线与维护难题。成本分析显示,使用SMF收发器控制方案可降低约33%的总体拥有成本,但其对波长精度与温度稳定性的敏感性需在工程设计中予以考虑。

传统真空度间接测量方式下,多种物理过程相互耦合会引入额外误差,导致真空度测量准确性较差。为此,提出一种基于激光诱导等离子体的高压电力断路器真空度监测方法。利用超快激光诱导击穿光谱技术,使高能量激光脉冲聚焦到断路器触头间隙区域,轰击高压电力断路器的屏蔽罩,诱导产生激光等离子体;根据等离子体的发射光谱和密度变化等提取等离子体的径向辐射率、温度和羽长特征参量;最后通过实验得到三个特征参量与真空度的关系,完成对高压电力断路器真空度的监测。结果表明：该方法可以有效提取等离子体径向辐射率、温度与羽长特征参量,准确监测断路器的真空度。

复杂地基包含软弱层、岩溶区域及多变地质结构等复杂状况,该类型地基存在地质结构非均质性、地层变化不确定性以及地下水位过高等问题。桩锚支护作为深基坑开挖的关键技术,其稳定性对工程安全起决定性作用。为确保深基坑土方开挖安全,对复杂地基条件下桩锚支护深基坑土方开挖稳定性进行数值模拟具有重要意义。以某城市商业综合体项目中的深基坑开挖工程为研究案例,在分析深基坑所在地质条件和土层特性的基础上,确定了三道桩锚支护方案以及相应应用参数,结合真空井点降水法,采用真空泵在井点管内形成负压以降低地下水位。通过改进摩尔库仑本构模型的土层参数,明确桩锚支护各结构的单元模拟属性。以十组工况作为边界条件,完成复杂地基条件下的相关数值模拟。结果表明,开挖过程中桩顶水平位移变化速率较快,随工况推进,桩顶水平位移逐渐增加,但稳定后的水平位移处于预警值内;桩锚支护土方开挖方式对周围地层的影响较小,最大沉降位移值也处于预警值之内,具有一定的稳定开挖效果。

针对低真空环境下矿用设备密封界面易发生微尺度气体泄漏的共性难题,本文以刮板输送机驱动链为对象,系统分析真空条件下的密封失效机理。构建了一个考虑界面粗糙度、材料弹性响应与稀薄气体滑移流特性的微尺度泄漏数学模型,揭示真空条件下气体在粗糙界面的传输规律及非线性演化特征。采用FEA-CFD耦合仿真,研究密封结构在载荷扰动与压强梯度作用下的应力分布、流场演化及泄漏路径动态变化。结果表明,在真空度5 kPa、压紧力1 000 N、粗糙度0.8 μm条件下,润滑介质气相泄漏量为1.62 mL/min,较传统结构降低37.9%,密封性能明显改善。进一步分析显示,材料模量、界面形貌及真空稀薄效应是决定密封可靠性的核心因素。研究成果不仅深化了对真空密封中微纳气体流动与固体变形耦合机制的理解,而且为真空密封技术的发展与真空装备设计优化提供了重要理论依据与工程应用价值。

蒸发器装置作为电子束熔炼的核心设备,其冷却水路关键位置依靠波纹管进行连接,在使用过程中波纹管存在弯曲失效现象。本文针对现有蒸发装置所用波纹管A开展失效分析,依据设计指标针对波纹管结构进行优化设计,完成波纹管耐压强度、疲劳寿命、刚度、稳定性的设计计算。并建立有限元数值仿真模型,对波纹管开展应力、变形量、内流阻的数值计算,最终确定了波纹管B、C两类优化结构。同时开展波纹管B、C实物的型式检验,验证波纹管密封、耐压、刚度、稳定性、疲劳性能。最终结果表明,结构优化的波纹管B、C均满足设计要求,整体性能指标良好。

隔热屏对真空炉的保温效率和温度均匀性具有直接影响,决定了其能耗、加热效率和工件质量。文章介绍了隔热屏材料类型、物理性能及增强涂料物化特性;梳理了隔热屏的四种基本结构,分析了它们的适用条件;总结了隔热效果的影响因素及评价指标。为满足真空炉的高隔热与精准控温需求,未来应致力于新型金属与非金属组合隔热屏的模块化、区域化与集成化设计,旨在实现不同炉型多工况下隔热屏的在线智能检测与控制。