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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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°。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

微波真空电子器件广泛应用于卫星通信及未来军事前沿的高功率微波武器等领域,热阴极作为真空电子器件的核心,其性能将直接影响微波器件的寿命及输出性能,这对阴极提出了很高的要求。温度对热阴极发射性能会产生非常大的影响,因此准确地确定热阴极的温度非常重要。本研究介绍了热阴极的发展历史,总结对比了不同阴极及其热电子发射性能,包括纳米粒子薄膜阴极和传统覆膜阴极热电子发射均匀性的对比,以及传统覆膜阴极、浸渍阴极和纳米粒子薄膜阴极蒸发速率与温度的关系等。并且利用光学测温仪、红外测温仪、热电偶测温仪（铂铑–铂）对覆膜阴极表面、扩散阴极表面及阴极侧面（钼）的温度进行了对比测试研究。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

石墨烯作为一种性能独特的新型二维材料,在航空航天、电子器件、医学生物等领域具有巨大的发展潜力。采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法,以铜箔为基底,利用氢气和甲烷混合气体制备了石墨烯,研究了生长及冷却阶段H₂对石墨烯形核及生长的作用机理。结果表明：在PECVD过程中,石墨烯生长前采用H₂等离子体对铜基底预刻蚀会导致基底粗糙度增加,从而产生较多的形核位点,不利于低密度大尺寸石墨烯晶粒的生长;生长过程中H₂会对多层石墨烯刻蚀,较高的H₂流量下可以形成单层石墨烯;生长结束后通入H₂保温一定时间,石墨烯会被刻蚀成条带状,这种刻蚀随着保温时间的延长而加剧。

总结了活泼金属的熔炼提纯方法,概述了等离子束熔炼炉的基本形式和国内外现状,介绍了等离子束冷床与感应冷坩埚复合熔炼技术和感应冷坩埚连铸技术,提出了磁搅拌冷床技术,介绍了等离子体技术在金属冶炼还原提纯中的应用,展望了等离子体技术的未来应用方向。

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。

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。

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。

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。

微波等离子体 CVD法是制备优质金刚石薄膜的好方法。在微波 CVD装置中,极高频率的微波电场将使气体放电产生等离子体。等离子体中电子的快速往复运动进一步撞击气体分子,使得气体分子分解为 H^*和各种活性基团。这些大量的原子氢和活性的含碳基团是用低温低压的 CVD方法沉积金刚石所必需的。

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。

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。

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。

在低温储运时,由于真空夹层中材料的放气,夹层真空度会下降,热量从外界导入使得低温容器的蒸发率加大,低温液体损耗增加,真空寿命缩短。因此,对真空夹层中材料放气性能的研究非常重要。本文基于静态升压测量法,搭建了真空下材料放气率测试装置,进行了低温储罐用多层绝热材料和玻璃钢真空下放气速率测试研究,得到了多层绝热材料和D3848玻璃钢的单位面积放气速率分别为4.93×10^-8Pa·m³/（s·m²）和1.13×10^-7Pa·m³/（s·m²）,该结果可以为真空夹层吸附剂量的设计提供可靠依据。

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。

利用电弧离子镀膜技术,以硅片、不锈钢、玻璃片为基底,在脉冲偏压分别为50 V、100 V、150 V的条件下制备了三组氮化铬薄膜样品,对其物相、表面形貌、力学性能及不同温度下的疏水性能进行了分析研究。结果表明：所制备薄膜样品组分单一,表面存在些许“大颗粒”,当脉冲偏压为100 V时“大颗粒”数量最多;氮化铬薄膜力学性能优良,150 V脉冲偏压下沉积的薄膜具有较高的硬度和杨氏模量,50 V脉冲偏压样品具有较高的膜基结合力;常温（20 ℃）下薄膜疏水性均较好,基底材料对疏水性能影响不大;各组薄膜疏水性能随环境温度的增加而降低,当环境温度上升至80 ℃时脉冲偏压为50 V的薄膜丧失疏水性能, 脉冲偏压为100 V的薄膜样品疏水性能整体较优。