采用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）工艺制备出铜（Cu）箔,研究了溅射电压对Cu箔微观结构和性能的影响。结果表明：在溅射电压700~950V范围内,Cu箔均呈现出明显的（111）晶面择优取向,其晶粒尺寸在27.7~36.5nm之间,相对密度在96.1%~98.5%之间,明显优于普通直流磁控溅射制备的Cu箔;随着溅射电压的增大,Cu箔由韧性逐渐向脆性转变,其电阻率逐渐降低至2.38μΩ·cm,接近纯Cu的本体电阻率。

为改善锂离子电池用镀铜复合集流体的电学性能,通过控制卷绕磁控溅射走带速度、阴极功率、工艺压强、线性离子源前处理参数、NiCr打底层厚度等工艺条件,在有机基材表面沉积铜膜,通过四探针方阻测量仪测定镀铜层方阻值,得到了不同工艺参数对镀铜层方阻的影响规律。结果表明：随走带速度增加,方阻值呈二次方增大;随阴极功率增加,方阻值呈幂次方降低;工艺压强0.13~0.45Pa范围内,方阻值在0.2Pa时达到最低;离子源电流0~0.7A范围内,方阻值随离子源电流增大线性降低;NiCr打底层能够改善镀铜层的方阻,6.7nm厚的NiCr打底样品较无打底层样品方阻值降低23.2%。

铁电薄膜的研究多集中于钙钛矿结构材料,然而,这些传统的铁电材料存在与硅Si兼容性差、含铅而污染环境、物理厚度大、电阻低、带隙小等问题。不同的掺杂剂,如Si、Zr、Al、Y、Gd、Sr和La可以在HfO₂薄膜中诱导铁电或反铁电性,使其剩余极化率达到45 µC·cm^-2,矫顽力（1~2 MV·cm^-1）比传统铁电薄膜大约1个数量级。同时,HfO₂薄膜厚度可以非常薄（低于10 nm）,并具有很大的带隙（约5 eV）。这些优于传统铁电材料的特质可以克服包括铁电场效应晶体管和三维电容传统铁电材料等在薄膜存储器应用中的障碍。除此之外,反铁电薄膜的热电耦合性将有望用于能量收集、存储、固态冷却和红外传感器等多种应用中。HfO₂掺杂薄膜可以通过不同的沉积技术如ALD、溅射和CSD来制备,其中ALD技术沉积的薄膜优势更加明显。本文综述了近年来掺杂HfO₂薄膜材料铁电性和反铁电性的研究进展,详细介绍了不同掺杂元素、薄膜厚度、晶粒尺寸、电极、退火及应力等对薄膜铁电性的影响。

柔性压力传感器因形状易控、体积小、机械性能好等优点,成为柔性电子器件领域的研究热点之一。传统工作原理下,除先进功能材料外,微阵列结构的引入对进一步提升器件灵敏度、响应时间等综合性能具有重要意义。本文从材料选择、微阵列分布方式、构造方法及传感特性等方面对微阵列结构柔性压力传感器的研究进展进行了综述。首先,归纳了微阵列构造常用材料;其次,对比了基于不同分布方式的微阵列结构;随后,总结了微阵列结构的制备工艺;最后,重点讨论了几种常见微阵列柔性压力传感器的传感特性机理。未来应进一步从传感器力-电转换机制、多元环境下器件工作稳定性等方面进行深入探究,以期为开发超高性能柔性传感器件提供理论基础。

从20世纪60年代GaAs被首次发现具有负的电子亲和势起,负电子亲和势材料便被广泛地研究并应用于光电发射、二次电子发射以及冷阴极的制备中。相较于传统发射材料,负电子亲和势材料内部导带底高于表面真空能级,使得材料导带中的电子更易于从表面发射到真空中,因此该类型材料成为电子发射的理想材料。本文从定义、主要材料分类以及在冷阴极中的应用三个部分介绍了负电子亲和势材料,并对该材料应用的瓶颈和未来发展方向做了简要总结。

采用真空电弧镀（ARC）技术在DZ125合金基体上制备NiCrAlYSi（HY3）金属粘结层,然后采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术,分别以0°、20°、40°、60°和80°五种入射角度沉积氧化钇稳定氧化锆（6~8YSZ）陶瓷涂层,研究了入射角度对涂层形貌和性能的影响。结果表明：五种入射角度的热障涂层均能形成柱状晶结构,随着入射角度增加,孔隙率和柱状晶倾斜角度均逐渐增加,涂层厚度逐渐减小;对带涂层试样进行结合强度测试,入射角度0°~40°时涂层的结合强度均在55MPa以上,入射角度增加到80°时,结合强度降低到15.7MPa;热冲击条件下,陶瓷面层和基体之间形成TGO,由于不同入射角度下涂层孔隙率不同,TGO生长速度不一致,导致其热冲击寿命存在明显差异,入射角度为0°~40°时涂层的热冲击寿命均超过4000次,入射角度为60°时涂层的热冲击寿命为3371次,入射角度为80°时涂层的热冲击寿命最短,仅为1836次。

真空镀膜是一种在真空环境下制备高性能涂层材料和高质量表面的绿色制造技术。目前广泛应用的物理气相沉积技术制备的硬质涂层系列产品,能够助力制造业实现低碳制造和可持续发展。在真空镀膜实际应用过程中,摩擦学与表面界面是需要重点研究的科学性问题。高端真空镀膜设备的开发需要解决核心零部件、先进镀膜工艺及控制系统等技术难题,特别是要主动融入第四次工业革命的浪潮中,探索数字化变革之路。本文介绍了真空镀膜助力低碳制造和可持续发展的具体路径,除了工模具行业和汽车行业等成熟市场,真空镀膜对医疗行业、航空航天和半导体行业的创新发展亦可提供重要的支撑。

漂移管直线加速器（DTL）是CSNS直线加速器的重要组成部分,负责将脉冲流强为15mA的负氢离子束从3MeV加速到80MeV,再注入到快循环同步加速器（RCS）中实现进一步加速。为避免能量损失,离子束加速必须在高真空环境内完成。本文首先介绍DTL腔真空系统组成,然后对目前出现的真空泄漏情况进行分析,详细描述了Pickup泄漏、漂移管泄漏（包括漏水、漏气、内漏）等不同情况下真空泄漏解决方案,并通过Monte Carlo方法模拟计算,缩小检漏区域。由于漂移管泄漏频率较高,本文给出针对漂移管泄漏的规范操作流程,以提高检漏效率。

简略介绍相对论和量子力学的基本原理,引用最新的新闻报导,论述真空科学技术在相对论和量子力学研究中的应用和最新进展。众所周知（包括没写入书本的内容）如：真空是宇宙之母,比宇宙大,比宇宙老;真空是相对论和量子力学的物理环境;真空科学技术是相对论和量子力学研究必不可少的理论和技术。当代物理学正处于伟大变革的前夜,黑洞、暗物质、暗能量、引力波以及粒子起源等等研究难题,向物理学提出了严峻挑战。物理学或许能从深入研究科研难题或者从解决相对论与量子力学的矛盾中获得突破。本文讲述三部分内容：①相对论及真空技术在相对论研究中的应用和最新进展;②梳理以前所学过的知识的思想体系;③量子力学及零点真空能等相关知识。

螺杆干式真空泵在一个泵腔内实现多级压缩,并且不使用液体密封,是“双碳”目标下气体输运的优秀装备。本文分析了螺杆干式真空泵设计原理,研究了使用场景下螺杆真空泵的特点和使用要求,指出了化学工程真空系统的特殊性。提出了基于场景的模块系统集成、螺杆泵密封结构、内冷结构和智能控制等。讨论了智能化过程中需要解决的数据库建立问题和控制模式优化措施。建议在理论设计基础上,以场景需求为设计原则,实现工程应用安全高效。

采用浮渣试验、扫描电子显微镜及能谱分析研究了一种含Zr高温合金与不同坩埚耐火材料的界面反应。结果表明,合金中的Zr与氧化物陶瓷坩埚发生反应生成的ZrO₂是合金锭中浮渣的主要来源。MgO坩埚的热力学稳定性较Al₂O₃坩埚更低,其与Zr的反应更剧烈,产生了较多的ZrO₂浮渣。坩埚的微观结构对界面反应同样具有重要影响。当坩埚的致密度较高、表面较光滑时,产生的ZrO₂附着在坩埚表面形成一层致密的ZrO₂层,阻止了Zr与Al₂O₃坩埚的进一步反应。而坩埚的表面较粗糙时,难以形成致密的ZrO₂层,产生的ZrO₂进入合金熔体形成浮渣。因此采用致密度高、组织细腻、表面质量好的Al₂O₃坩埚有利于降低合金熔体与坩埚耐火材料的反应,减少合金锭的污染。

电推进技术是我国航天卫星未来重要的推进系统技术,具有比常规化学推进比冲高、推力小、推进剂利用率高等优点,其中离子推进器主要使用氙气作为推进剂。常规的推进系统密封性测试采用氦气作为示漏气体,检漏结果与实际工质氙气的真实漏率存在换算关系,为了能够准确评估电推进系统的实际泄漏状态和漏率数值,亟需开展相关研究。本文通过搭建多种示漏气体测试系统,验证了氙气原位检漏技术的可行性,并由理论分析和实验研究初步获得氙气与氦气、氪气之间的漏率转换关系,以及转换系数理论上下限数值,为后续电推进的检漏工作提供参考依据。

采用电弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备不同厚度的Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜,研究了多层膜厚度对其结构及性能的影响。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、划痕仪、应力测试仪、砂粒冲蚀试验仪和拉伸试验机检测分析了多层膜的表面及截面形貌、微观结构、硬度、结合力、残余应力、抗砂粒冲蚀性能和拉伸性能等。结果表明：随着多层膜厚度的增加,膜层表面颗粒增多,表面质量略有下降,择优取向由（200）晶面逐渐向（111）晶面转变;随着厚度的增加,残余应力逐渐增加,膜层硬度、膜基结合力、裂纹扩展抗力先上升后下降,在厚度为10.58μm时达到最佳,其硬度为3404Hv、结合力为58.6N、裂纹扩展抗力为758.49,抗砂粒冲蚀性能提高3倍以上;TC4钛合金表面镀多层膜后,屈服强度和抗拉强度均略有提升,但断后伸长率降低,当膜层厚度为14.50μm时,断后伸长率较基材降低30%,断裂机制由韧性断裂转变为脆性断裂。在一定范围内增加膜层厚度有利于提升性能,但需合理控制其厚度以减小对钛合金基材的负面影响。

微型化真空泵对于微机电系统和真空微电子器件的真空封装极具意义。本文从工作原理和工艺实现方面,分析了常见传统真空泵实现微型化的可行性,介绍了膜片泵、射流/扩散泵、努森泵和离子泵的微型化进展,并总结了当前存在的技术障碍。结果表明,目前热点研究的微型化真空泵已经可以构建从大气状态至高真空的真空系统。虽然真空泵微型化后,其性能和工作稳定性相对传统宏观真空泵有较大降低,但具有低功耗、可集成优势,对便携式系统和高真空微系统十分必要。

氧化物薄膜晶体管（TFT）是有源矩阵有机发光二极管的核心驱动元件,是现今开发新型显示器的关键技术,在平板显示方面具有广阔的应用前景。但氧化物半导体中存在大量由氧空位引起的缺陷态,从而影响了TFT器件的性能及稳定性,成为其商业化进程的瓶颈。本文通过磁控溅射方法制备了IZO TFT,并将其进行O₂等离子体处理,研究了离子体处理对IZO薄膜及TFT性能的影响。结果表明：O₂等离子体处理后IZO TFT迁移率由8.2cm²/（V·s）提高到9.5cm²/（V·s）,阈值电压由-3.2V减小到-5.1V,亚阈值摆幅由0.45V/decade减小到0.38V/decade,开关比由2.3×10⁷提高到4.4×10⁷;在光照负偏压下,器件的阈值电压漂移量从7.1V降低到3.2V;在100℃老化条件下,器件的阈值电压漂移量从12.5V降低到6.4V;O₂等离子体处理可以有效提高IZO TFT的电学性能和稳定性。

随着微机电系统技术与超大规模集成电路等技术的迅速发展,小微纳卫星因较低的成本、可完成一定复杂度的任务成为了当前各国商业航天发展的重要方向,小微纳卫星的在轨机动能力需求牵引了系列化微小型电推进系统的研制与在轨搭载验证。本文首先对小微纳卫星任务对电推进系统的需求进行了论证,随后简述了微小型电推进系统的特点,介绍了国内外微小型电推进系统研制与在轨验证情况,最后对国内微小型电推进系统的研制与在轨应用进行了展望。

阴极弧（Cathodic Arcs）是目前多种薄膜及涂层制备工艺的重要物质来源。从阴极表面起弧形成阴极斑点、产生等离子体（相变）、等离子体在真空室中的扩展（输运）,到最终在施加偏压的基体上沉积、凝聚形成涂层或薄膜,这一系列环节包含着复杂的物理过程。对这些过程及相关机制的深入分析与认识,无疑会对涂层制备工艺起到重要的理论指导作用。本文简要回顾了人类对阴极弧有关的放电现象的认识过程以及相关涂层的发展历史。对阴极放电机制以及与涂层工艺密切相关的等离子体行为,诸如脉冲阴极弧等离子体速度、鞘层、斜入射与附着系数等问题进行了探讨与实验结果的汇总。旨在为读者对阴极弧及其涂层工艺提供感性认识,为指导科研生产实践服务。

为测量电导率较低材料的二次电子发射系数,设计了一种能量在0~2keV之间可调、束斑直径可调、可偏转、可脉冲的高性能电子枪。根据电子枪的性能指标对其电子发射、电子光学系统和电位关系进行物理设计,通过对控制极施加脉冲电压,实现电子束的脉冲发射。利用CST软件对电子枪建模并进行仿真分析,得到不同聚焦极电压对束斑尺寸的影响。仿真结果表明,在阴极电压为-1000V、控制极为-1005V、第一阳极为-880V时,随着聚焦电压由-400V增加到1000V,束斑直径由0.2mm增加到10mm,两者几乎成正比例关系。通过对比两种偏转组件,得出四极静电偏转器更适合在同一空间内使用,在工作距离为30mm、偏转电压为200V时,偏转灵敏度可达到34mm/kV,对应的偏转角为12.8°。

本文系统地讨论了三种广泛应用于溅射深度剖析定量分析的原子混合-粗糙度-信息深度（MRI）模型、上下坡（UDS）模型与粗糙度-级联混合-反冲注入（RMR）模型的解析表达式。先从定义、公式推导、仿真结果分析三方面逐一分析了这三种模型对应的剖面特征,再通过其对应的深度分辨率子函数、深度分辨率函数、分析膜层厚度的解析表达式以及实验数据的拟合,将三种模型进行了细致的比较。最后解释了上下坡模型存在的不足,纠正了粗糙度-级联混合-反冲注入模型存在的错误描述,实测/模拟深度剖面的动态特性验证了原子混合-粗糙度-信息深度模型的可靠性和优越性。

机械真空泵系统在钢水精炼领域已逐渐替代蒸气真空泵系统,合理、高效的除尘系统是保证机械真空泵系统正常运行的必要措施。本文介绍了机械真空泵除尘系统的设计和工作原理,以及除尘系统常见的问题和产生原因。结合相关工程实践经验,对除尘系统进行了优化改进,包括双级气体冷却系统、自动脉冲吹扫系统、自动卸灰系统、废气监控与报警系统。优化改进后的除尘系统在某新建电炉炼钢厂的RH真空精炼炉工程上已连续运行一年多,有效保护了机械真空泵的正常运行,满足了RH真空精炼炉的生产工艺要求。

使用等离子增强磁控溅射（PEMS）技术在H13热作模具钢表面制备了TiCrSiCN和TiCrSiCON两种纳米复合涂层。通过Rc压痕法、纳米压痕法、微型喷砂装置和恒电位仪分别测定了涂层与基体的结合力及其韧性、耐冲蚀和耐腐蚀性能,讨论了氧元素的加入对涂层性能的影响。结果表明：TiCrSiCN和TiCrSiCON纳米复合涂层均与基体结合良好;TiCr基纳米复合涂层耐冲蚀磨损性能是H13钢的4~5倍,TiCrSiCON具有比TiCrSiCN更好的耐冲蚀性能;TiCrSiCN、TiCrSiCON、H13钢的极化电阻依次降低;氧元素有利于提高TiCr基涂层与基体的结合力,但会降低涂层的韧性和耐腐蚀性能。

真空电弧凝壳炉属于特种材料铸造装备,离心浇铸过程中可能受到周期性激振力以及外部设备振动影响而诱发自身壳体共振,不仅影响铸件质量,而且会造成安全隐患。本文对某型真空电弧凝壳炉进行了模态分析,查明了局部设计不足是导致出现低阶局部振型的原因。通过补强结构,将一阶模态的频率从贴近工频频率的56.786Hz提升到较为安全的77.610Hz,振幅从3.540mm降低至0.323mm,模态振型优化方法实现了较好的减振设计效果。

采用脉冲激光沉积法（PLD）在玻璃衬底上沉积CuO薄膜,研究了氧气压强对CuO薄膜结构和光学、电学性能的影响。结果表明：在氧压为3×10^-3Pa,3~5Pa,和8~12Pa时,沉积的薄膜分别为单一Cu₂O相、混合Cu₂O/CuO相和单一CuO相;当氧压从5Pa增加到8Pa时,CuO薄膜的取向从（111）变化到（002）;霍尔测试表明,在3~5Pa下沉积的CuO薄膜为p型,而在8~12Pa下沉积的薄膜为n型;氧气压强为5Pa时,薄膜电阻率较小,载流子浓度最大。

采用固相反应法制备了不同比例的Sb掺杂ZnO靶材,并用脉冲激光沉积(PLD)法在Si(100)基底上制备了Zn_1-xSb_xO薄膜。通过XRD、光致发光(PL)谱对所制薄膜进行了结构表征和性能分析,探讨了不同Sb掺杂量和不同生长温度对薄膜结晶质量和发光性能的影响。结果表明：对比纯ZnO的PL谱发现ZnSbO薄膜出现了紫外峰,且随着Sb浓度的增加,所有发光峰的强度相对增大;针对Zn_0.98Sb_0.02O薄膜,不同的基底生长温度改变了薄膜的紫外和蓝光发射强度,500℃下薄膜具有最好的结晶质量和最强的发光峰;对于500℃下生长的Zn_0.98Sb_0.02O薄膜,当激发光源波长从325nm变化到300nm,峰位红移,而且紫外峰与蓝光锋强度比由1∶3变为12∶1。据此,可以通过改变Sb掺杂量、生长温度和激发光源波长,从而制备出不同波段、不同强度的发光器件。

本文采用粒子网格结合蒙特卡罗碰撞方法对微型化阳极层霍尔推力器进行数值模拟,同时开展微型化阳极层霍尔推力器放电实验,评估了该微型化阳极层霍尔推力器的工作性能。结果表明,微型化阳极层推力器放电稳定,且离子束呈现出聚束模式,其放电电压范围为300~1100V,比冲范围为234~2047s,推力范围为0.5~5.4mN。该研究可为进一步实现高效率、轻质化、高性能微型阳极层霍尔推力器优化设计提供一定的数据支持。

介绍了上海光源二期线站工程机械真空辅助实验室研制的一套基于双通道气路转换法的真空材料放气率高精度测量装置,对同步辐射真空系统中常见的无氧铜材料样品开展放气率测试研究。实验测量并计算得出样品与本底和本底在不同温度状态、排气时间、气路转换后的放气量。结果显示,经72h,150℃高温烘烤后的无氧铜放气率为3.06×10^-12Pa·m³·s^-1·cm^-2,表明装置具有较高的放气率测试精度,可以满足同步辐射装置对超高真空材料放气率的测量要求。

利用等离子体增强原子层沉积技术（PE-ALD）在涂覆聚丙烯酸酯多元醇树脂有机涂膜的PET基底上沉积一层无机薄膜得到功能性PET复合膜。通过水蒸气透过率测试仪和紫外可见近红外分光光度计研究了有机涂膜厚度、PE-ALD镀膜种类和PE-ALD镀膜温度对PET复合膜水蒸气阻隔性和透光性能的影响。结果表明：聚丙烯酸酯多元醇有机涂膜厚度对PET复合膜的水汽阻隔性和透光率基本无影响;PE-ALD沉积的Al₂O₃薄膜可大幅提高PET复合膜的水蒸气阻隔性,且PE-ALD镀膜温度为100℃时,水蒸气阻隔性能最优,可达0.17g·m^-2·d^-1。

凝汽器作为核电站重要的冷却设备,其密封性直接关系核电站的安全运行。本文模拟凝汽器真实工况（真空侧7500Pa,压力侧110kPa）,基于四极质谱仪搭建了实验系统,研究了不同量级漏孔（氦气等效漏率为10^-7~10^-1Pa·m³/s）下氦气、空气、SF₆三种气体介质的漏率。结果表明,在凝汽器工况下,所研究量级范围内气体介质漏率与介质种类无关,只与标称漏率有关。

首先介绍了液态金属冷却（LMC）定向凝固/单晶炉的主流形式、技术特点及使用现状,然后讨论了以Sn与Al作为介质的LMC定向凝固设备的发展情况,最后对比分析了Sn冷与Al冷定向凝固设备的发展前景。

介绍了一种连续带钢真空蒸发镀膜设备,对设备工艺流程以及各部件的结构和功能进行了详细的设计分析。该设备采用真空蒸发镀膜工艺在带钢表面覆盖一层金属薄膜,可显著提高带钢的耐腐蚀性能。经试验验证,该设备成功在钢带表面形成具有优异保护性能的Zn-Mg-Zn复合膜。

转子作为罗茨泵的关键零部件之一,对产品的整机性能具有重要影响,而转子设计的核心是转子型线的设计。本文以腰部椭圆线为基础开展转子型线设计,转子位于节圆内的型线由椭圆线构成,位于节圆外的型线由椭圆线的共轭曲线组成。设计中首先确定位于腰部的椭圆线及其啮合角,然后应用两个转子间的啮合关系,分析求解型线位于节圆外的共轭曲线,从而获得整个转子型线。最后,设计了抽速为70 L/s的罗茨泵转子,并分析了转子容积利用率与独立可变参数的关系。该型线与顶部为椭圆线的转子型线相比,容积利用率可大于50%,优势明显。

通过对真空感应熔炼工艺生产的高温合金锭表面气孔缺陷进行组织观察,对钢锭模内附着物进行热重分析,研究了真空感应熔炼高温合金锭表面气孔缺陷的形成机理。结果表明,真空浇注期间,钢锭模内壁附着的少量铁锈（Fe₂O₃）会在高温作用下分解为Fe₃O₄,并在此过程中发生放气,产生的气体在高温下膨胀是导致合金锭表面孔洞缺陷的主要原因。

针对ITER氚循环增压输运需求,自主研制了气体循环增压泵,包括主泵和后级泵。主泵采用斜盘式往复柱塞结构,3个往复柱塞完成五级压缩,达到粗真空和增压效果。后级泵采用摇摆柱塞式结构,以增加流量并降低极限真空,使入口压力达到50Pa的同时出口压力仍能达到0.4MPa。使用全金属双层波纹管完全隔离主轴系统和工作气腔,保持了输运气体的纯净度。使用金属C型密封圈作为气腔与外部环境的静密封,整机密封漏率低于1.0×10^-7Pa·m³/s。测试结果表明,自研气体循环增压泵可以满足氚循环增压输运要求。

随着空间环境碎片日趋增多,航天器因碎片碰撞而发生泄漏的概率明显增大,这必然会影响航天器在轨运行寿命,亟需进行在轨泄漏超声频谱特性分析影响研究。因此,本文重点研究了探测距离、感知范围、检测方向、移动检测以及多层包覆层对不同尺寸漏孔泄漏超声频谱特性的影响规律。结果表明：空气传播的泄漏超声检漏方法可检测Ф0.3mm的泄漏孔,探测距离达500mm,检测方向角在±30°内,特征频率在37~43kHz之间存在主峰,移动巡检定位精度可达±20mm以内;多层包覆层会对探测产生复杂影响,包覆层面积越大,检测灵敏度和强度越低。所研究成果具有一定普适性,可以为后续实施在轨堵漏措施提供技术支持。

钨、钼、铼等难熔金属材料部件,常用于维持空间轨道卫星、空间站等运行的动力源中,如核电类电源、电推进等。此类核电元件大多工作在超高真空环境下,同时伴随有高温辐射、射线和粒子辐照等极为苛刻的环境条件。基于大多数部件结构特点,以及需要保护材料和部件外表面形状、尺寸精度、涂层组分及结构稳定性等要求,与其相关的真空工艺设备需设计为井式结构,工件为悬挂式安装。本文详细介绍了一种难熔金属真空钎焊设备,用于核电元件的新工艺制造,在可靠性、安全性和可操作性等方面进行了优化创新。设备为特殊“深井”式结构,上部出料,最高加热温度为2100℃。经测试,其热态（1600℃）真空度达到3×10^-4Pa,温度均匀性达到±4℃,使用情况良好。

应用计算流体力学（CFD）方法对螺杆干式真空泵进行数值模拟计算,建立了针对螺杆干式真空泵流场的分析方法。对泵腔中流动区域进行三维建模,采用SCORG和ANSYS-ICEM软件对转动域和固定域分别进行了网格划分,利用瞬态模拟方法得到了泵内压力场、速度场和温度场的分布情况,并计算出抽气速率等参数。网格无关性分析结果与理论数据对比表明数值模拟结果可靠,符合预期。

针对矩形磁控溅射靶使用过程中靶材利用率较低的问题,北京北方华创真空技术有限公司设计生产了磁铁组件可水平垂直移动的动态磁场矩形平面磁控靶。设备通过电机带动磁铁组件沿靶材宽度方向扫描,使刻蚀跑道在靶面宽度方向拓展,增大靶面可被刻蚀的区域面积,亦通过电机调节磁铁组件垂直方向高度,减小靶材表面磁场强度相对变化,以提高靶材利用率。测试实验表明该动态磁场矩形平面磁控靶的靶材利用率提高至55%~60%,大大降低了生产成本,目前设备已获得行业用户的认可。

本文介绍了电子和氩离子两种不同电荷的小型发射枪,根据电子枪的用途,以电荷中和低能量电子枪、脉冲式电子枪和高能量电子枪为例,详细介绍了发射枪的构造、工作原理和粒子轨迹。根据氩离子的产生方式,介绍了冷阴极离子枪、热阴极离子枪和等离子体源。掌握小型带电粒子发射枪的原理和构造,可以针对基础科研、半导体产业、生命科学和国防航天领域的具体应用进行产品开发。

降温时间、最低工作压力、抽速和抽气容量是低温泵的关键性能参数,本文设计并搭建了综合性能测试平台对200mm口径低温泵ICP200N进行了系统测量和分析。结果表明,ICP200N低温泵降温时间小于90min;无烘烤条件下最低工作压力可达10^-7Pa量级,此时主要残留气体成分为H₂O和H₂。给出了低温泵在PVD实际应用中比较重要的30s恢复容量的测量方法,测得ICP200N低温泵氩气和氮气30s恢复容量分别为820L和590L。设计了一种简易流量校准装置提高了抽速测量精度,测试表明ICP200N低温泵氮气、氩气抽速与国际主流竞品低温泵相当。目前ICP200N低温泵已在国内半导体客户产线PVD装备上获得了批量应用。

类金刚石（DLC）薄膜是一种具有高耐磨性和高化学稳定性的薄膜材料,应用也越来越广泛。随着关键材料部件的服役环境越来越苛刻,关键部件的防护和可靠性面临新的挑战,近年来DLC的抗腐蚀性能越来越被重视。本文聚焦DLC的腐蚀和耐磨机理,归纳了DLC薄膜对合金表面腐蚀防护的研究热点,介绍了应用在材料表面的DLC不同制备方法,简述了单层DLC、多层DLC和掺杂型DLC的结构和防护机理。多层DLC具有很大的研究价值和广泛的应用前景。最后,对当前DLC薄膜对基材表面防护的发展趋势和挑战进行了展望。

利用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜以及能谱仪研究了油雾污染对溅射基底（硅片、称量纸、铜箔和载玻片）微观形貌和元素含量的影响。结果表明：溅射沉积不同时间后,硅片基底上均出现球状颗粒,且颗粒随着溅射时间延长而聚集或长大;溅射前硅片的碳含量为4.55%,经溅射沉积50s后其表面碳含量约为31.55%;铜箔和称量纸溅射沉积50s后的光学形貌与溅射前差异不大,未出现球状颗粒;载玻片溅射沉积50s的光学形貌与硅片的接近,表面随机分布着球状颗粒。硅基类基底对油雾污染极其敏感,表现为经过溅射处理后样品表面分布着球状颗粒,且碳元素质量分数约为溅射前的7~8倍。

针对上海光源部分光束线液氮单色器真空夹层真空度下降、液氮管路冷量损失引发夹层外壁冷凝滴水、结霜等威胁运行安全的问题,设计了具有真空度反馈控制和定时启动功能的自动抽气系统。模拟计算了夹层外壁不同真空度下的冷量损失及温度分布变化规律,确定了系统工作的真空度阈值等参数。设计的抽气系统当前在束线液氮单色器上运转良好,有助于束线稳定运行。

跨流域流动不仅存在于高超声速飞行器、航天飞行器变轨/调姿等航空航天领域中,同时也广泛存在于微纳制造及器件传质/传热等科学和工程实践中。准确、快速模拟跨流域流动对此类科学研究和工程实践具有重大意义。本文引入基于气体动理学的多特征值离散坐标法对跨流域流场模拟进行研究,并以动态气体锁为研究对象完成给定构型的内部流场仿真,得到了构型内部温度场、速度场和密度场,所得结果符合理论预期。

介绍了拉曼检测仪器用干涉滤光片（简称拉曼滤光片）的应用场景和功能,研究分析了其光谱指标对拉曼检测仪器性能和精度的影响,包括光谱透射率、光谱反射率、背景截止度、截止陡度等。为满足拉曼滤光片光学指标的精准光谱测试需求,推荐了分光光度计测试及相关测试参数的设置方法。此外,还介绍了采用溅射镀膜工艺制造高性能拉曼滤光片的方法及优势。最后,对拉曼滤光片的发展进行了总结和展望,为拉曼滤光片在科学研究和产业化应用中提供参考。

为满足环控生保系统真空热试验期间氢气、甲烷和CO₂等废气排放,以及CO₂气体注入的需求,研制了一种热试验设备。该设备采用加热带加热和多层隔热材料保温相结合的方案使管路温度保持在20℃以上,解决了极端低温下氢气和甲烷中水蒸气冷凝、CO₂气体结冰的管路堵塞问题;采用掺混高纯氮气的方案将甲烷气体的浓度降至3.6%以内,低于4.4%的爆炸阈值,解决了甲烷真空排放的安全问题。经真空热试验考核,所研制的热试验设备运行稳定,工作性能满足研制要求。