在高温下,钛的活性迅速增加,可与许多物质发生剧烈反应。目前高品质钛合金的主流熔炼工艺为在真空或惰性气氛保护下的三次真空自耗熔炼。在熔炼过程中,钛合金溶液的熔池温度可达1750℃以上,必须对铜坩埚、电极杆、炉体等设备重要部位通水冷却。在实际的大规模生产中,容易因操作不当、设备故障等原因引起设备冷却水漏进坩埚,与钛合金溶池接触后发生爆炸,造成人员伤亡和财产损失。本文结合实际生产和设备管理经验,总结了真空自耗熔炼炉的危险因素,分析了对应的预防措施。

真空技术应用领域的不断拓展促进了不同学科间的相互融合和交叉学科的诞生。超高真空和高真空技术的进步推动了半导体、航天航空、核电能源等高技术产业的发展,为人类的可持续发展提供了保障。近些年,真空腔体、泵、阀门和密封件在增材制造、核聚变、粒子加速器和集成电路等领域发展的带动下取得新的进展,支撑了重要理论验证和重大工程建设,催生了新的科研成果。本文重点介绍了几种真空技术的典型应用,并对其中的关键技术进行论述。

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。

文章从真空钎焊、真空热处理、真空热试验、真空技术在飞行模拟实验中的应用、真空测量五个方面对真空技术在航空航天领域的应用现状进行了介绍,展望了真空技术在航空航天领域应用的前景。 真空技术的应用极大地推进了我国航空航天领域的发展,未来随着我国航空航天事业的快速发展,真空技术也必将会发挥更大的作用。

伴随我国航天及国防事业的巨大进步,更多关键和特殊的装备需要在真空环境下生产或试验,大型和特大型地面模拟设备开始研制和投入使用,对关键部件真空插板阀的要求也越来越高。由于真空插板阀的口径不断增大,传统结构的真空插板阀无法满足要求,为此针对大口径真空插板阀在使用过程中发现的问题,对大口径真空插板阀采取了阀体分体结构设计、独立运行轨道设计、自动超压保护装置设置、传动系统增设离合器、密封结构形式改进等优化设计,有效地解决了传统真空插板阀结构、控制等方面存在的弊端。通过优化设计制造的大口径真空插板阀已投入运行,阀门运行稳定可靠。该设计方法可以有效解决未来更大口径真空插板阀的设计难题。

电子束增材制造是增材制造技术的主要方向之一,它在真空中进行,具有能量利用率高、零件残余应力低等优势,在航空航天、医疗领域获得较为广泛的应用。介绍了两种电子束增材制造方法——电子束选区熔化和电子束熔丝沉积,总结了设备、电子枪、工艺、材料组织调控等方面的研究与应用进展,并对电子束增材制造技术的发展进行了展望。

本文详细介绍了上海光源常用溅射离子泵性能测试的方法和原理,并对极限真空度,有效抽速,洁净度进行了测试。结果表明,溅射离子泵的极限真空度测量值都满足≤5.0×10^-8Pa的指标要求。SIP200和SIP400的氮气再生抽速最大值均超过了各自的名义抽速,对惰性气体（氩气）的饱和抽速最大值也超过了名义抽速的60%。通过四极质谱计测得的残气谱图得出溅射离子泵的洁净度达到了上海光源光束线的洁净要求。经过测试的溅射离子泵安装到光束线上均能正常工作,动态真空满足设计指标。

在柔性电子领域,如有机薄膜太阳能电池、OLED显示、量子点显示等封装时都需要对水氧具有超高阻隔性的薄膜。针对超高水氧阻隔膜制备工艺现状,为提高阻隔膜性能指标,满足快速发展的柔性电子封装技术需求,本文分析了基底材料对水氧阻隔膜性能指标的影响,综述了超高阻隔膜叠层制备技术,为开展超高阻隔膜研究与产业开发提供依据,并对后续技术发展进行了展望。

基于小圆形平面靶倾斜磁控溅射的实际情况,针对靶材环形刻蚀槽与水平工件台存在夹角的特点,建立数学模型。利用MATLAB软件进行模拟仿真,研究靶材与工件台正对且高度固定时,不同夹角对膜厚分布的影响。我们发现在工件台相对靶材的水平距离上,膜厚先增加后降低。当靶材夹角适当时,在工件台固定的区域范围内,薄膜沉积速率的变化近似直线。根据薄膜厚度在工件台水平面呈圆弧状递减分布实际特点,模拟出在4英寸的衬底上片内均匀性。根据模拟结果,我们在4英寸的衬底上制备出片内非均匀性小于0.6%的氮化钽薄膜,验证了数学模型的合理性,并解释了非均匀性的实验结果优于模拟计算结果的原因。这为设计制造磁控溅射镀膜设备提供了参考。

随着微电子技术、锂离子电池和太阳能电池等行业的发展,人们对聚合物薄膜,尤其是纳米级聚合物薄膜的要求也越来越高。在传统的沉积方法不能满足要求的条件下,找到新的沉积聚合物的方法势在必行。分子层沉积（MLD）是一种类似于原子层沉积的技术,它可以精确控制聚合物膜的厚度、组成、形貌和保形性。因此,MLD可以成为制备聚合物薄膜的一种新方法。本文综述了分子层沉积的原理和方法,以及在薄膜领域的发展和应用,最后给出了分子层沉积技术未来发展所面对的挑战和展望。

针对罗茨泵真空机组在启动预抽阶段的三种工作模式——旁通式、直通式和变频式,分别建立了简化计算模型,推导得出罗茨泵进入正常稳态工作之前罗茨机组的有效抽速计算公式,以及被抽容器的抽气时间计算方法。通过一个计算示例,对比得出了三种不同启动预抽方式的压力-时间曲线,结果表明,直通式、旁通式、变频式工作模式下容器的抽气时间依次减少,变频启动方式比目前较多采用的直通式启动方式节省抽气时间46.58%。

等离子体雾化法是当前球形金属粉末制备最具前景的方法之一,但由于其使用的关键等离子体发生器产生的射流不稳的问题,制约着金属粉末制备批次的稳定性。等离子体射流的不稳定性主要来源于电弧的大尺度分流,本文采用实验与信号分析的方法对电压信号进行时域、频域和时频分析来判断弧根的运动,揭示其动静态特性,以实现对等离子体发生器工作状态的实时监测。研究结果表明：反转电极等离子体发生器呈现上升型伏安特性,电压随电流的增大而增大,随着气流量的增大而升高;等离子体发生器在大电流情况下因产生了大尺度分流导致电压波动剧烈,大尺度分流造成的锯齿波状的信号为低频信号,频率在0.2到3Hz之间;采用短时傅里叶变换对电弧电压信号进行实时分析,可以准确地监测大尺度分流的产生,从而指导等离子体发生器工作参数的调整。

多孔金属材料是一类具有优异性能的新型材料。本文首先简述了多孔金属材料的几种常用制备方法及应用领域。然后对多孔钨材料在微波真空器件、核聚变及空间电推进技术等领域的应用进行了介绍,指出了多孔钨材料及零件制备中存在的问题,针对这些问题对多孔钨材料及零件制备工艺进行了深入研究。利用射流分级技术对钨粉进行了分级,激光粒径测试仪的分析结果表明,分级后的钨粉颗粒度分布更加集中。采用气体纯化装置对烧结用氢气中残余的水和氧进行了净化,使氢气的露点从纯化前的-50℃降到纯化后的-90℃以下,为制备出无氧化的多孔钨材料及零件提供了很好的烧结环境。利用冷等静压技术和高温烧结技术制备出多孔钨材料,压汞仪分析表明钨粉分级使多孔钨材料的比表面积增大,闭孔率大大降低,孔度更加均匀一致。采用真空浸铜的方法制备出多孔钨铜合金材料,与传统氢气浸铜方法相比,真空浸铜的浸渍率提高了4%以上。采用真空去铜法净化了多孔钨铜零件,结果表明该方法具有处理时间短、去铜彻底、对环境无污染等优点。

本文论述了一种新式布局的真空等轴晶精密铸造炉,该设备是为了替代传统立式等轴晶精密铸造炉,用于生产薄壁、大尺寸铸件及低温浇铸件等。它采用了卧式布局、内置模壳加热器、同轴水冷电缆、线圈平移机构等一系列创新理念与技术。该设备还具有良好的扩展功能,通过更换功能部件可实现细晶铸件的生产。

采用钨坩埚和电子束蒸发设备蒸镀金属银薄膜时,银在熔融状态下和钨坩埚是浸润的,坩埚内熔融金属的液面呈凹陷形状。这类凹陷形状的蒸发源,常常会导致被沉积薄膜的均匀性变差。根据固体表面微结构会改变液体与固体接触角的理论,本文尝试用化学腐蚀的方法在光滑平整的钨坩埚内壁上加工出沟槽阵列,来改变熔融金属材料与钨坩埚内壁的接触角,从而改变液态银与钨坩埚壁的浸润性。结果表明,当沟槽宽约1mm,深约0.5mm,周期约2mm时,熔融的金属银和钨坩埚内壁不再浸润。用改造前和改造后的钨坩埚分别蒸镀厚度100nm的银膜,发现改造后的钨坩埚可以有效提高蒸镀薄膜的均匀性。

对角效应是一种存在于磁控溅射中,由于阳极的不对称分布而引起的一种不对称刻蚀的现象,表现为靠近阳极的一侧溅射跑道沿着霍尔电流方向的转角刻蚀明显增强,而另一侧对应转角刻蚀相对较弱,如为双靶时,表现为沿对角线方向刻蚀增强的现象,导致靶材的不均匀刻蚀及靶材利用率降低。文章研究了这种现象,对其成因进行了分析,并进一步阐明了如何避免这种效应影响的方法。

快循环同步加速器（RCS）作为中国散裂中子源（CSNS）的重要组成部分,主要功能是接受来自直线加速器加速至80MeV的负氢离子束,通过剥离膜转换成质子束并累计加速到1.6GeV引出,经RTBT传输至靶站打靶产生中子。RCS真空系统是实现这一功能的重要载体。本文从RCS总体布局入手,主要介绍RCS真空系统结构设计、设备布局方式以及泵组分布情况;本文还重点介绍了大型陶瓷真空盒在加速器上的应用情况以及陶瓷真空盒使用前的一些必要工艺：氮化钛镀膜和RF屏蔽。本文最后介绍了RCS真空系统的运行情况。

原子层沉积（atomic layer deposition,ALD）是基于自限制界面反应的薄膜生长技术。采用原子层技术可以制备结构致密、高保形、低缺陷密度、性能优异、均匀性好的薄膜。氧化铝是原子层沉积最常见的薄膜（ALD-Al₂O₃）,具有高透明度、高禁带宽度、高介电常数、高阻隔性以及良好的化学和热稳定性,因而作为钝化层、气体渗透阻隔层和栅极介电层等广泛应用于太阳能电池钝化、OLED封装、有机太阳能电池介质层、印刷电子和微电子封装等领域。本文综述了ALD-Al₂O₃原理、在线诊断和应用发展现状,主要包括氧化铝薄膜的生长机理、单体选择、沉积方法、原位诊断,同时对ALD-Al₂O₃应用以及未来的发展趋势进行预测。

本文介绍了一种坩埚冷却供水闭式循环监控系统,以西门子S7-1200系列PLC作为控制核心,WinCC 7.3组态软件作为人机界面,目的是为坩埚冷却供水闭式循环系统提供一种安全可靠的监控系统。该系统包括水泵、流量计、压力表、温度计、电磁阀门、压力变送器等,实时监测和控制整个坩埚冷却供水闭式循环系统。该系统已在线稳定运行多年,控制系统安全稳定,人机界面清晰、交互性好、抗干扰能力强,满足线上运行需求。

真空容器通常采用O形橡胶圈配合矩形密封槽实现真空密封。本文介绍了O形橡胶圈真空密封的设计,利用ANSYS建立了O形圈两种矩形密封槽非线性有限元分析模型,研究了不同压缩率及真空度下O形圈Von Mises应力、接触应力、接触长度的变化,计算分析了不同压缩率下真空泄漏率的变化。为真空容器O形圈真空密封可靠设计及性能优化提供了依据。

本文主要使用了电子束物理气相沉积、扫描电子显微术、X射线衍射和有限元模拟等技术手段研究了微米级微裂纹对水冷无氧铜坩埚失效的影响。有限元模拟显示在使用过程中水冷铜坩埚的温度分布范围是33℃~183℃,温度最高的区域对应于出水口附近的水道过盈配合处。在薄的坩埚内壁上侧截面温差大、热应力大。导致水冷无氧铜坩埚失效原因是在热应力作用下产生的宏观裂纹,而不是熔融金属铈腐蚀和杂质有害相的形成。宏观裂纹起源于在制备铜坩埚时水道过盈配合过程中引入的几十微米的微裂纹。在热应力的作用下,这些微米级裂纹会逐渐扩展,形成由延伸方向近似平行的裂纹组成的裂纹带,之后该裂纹带演化成贯穿内壁连通水道的宏观裂纹,最后导致水冷铜坩埚失效。坩埚内壁正面区域的裂纹扩展情况并不严重,在坩埚内壁外的其它区域几乎没有明显的变化。

本文详细介绍了大型金属卷材表面改性连续卷绕镀膜生产线的工作原理、结构组成、技术特点和主要创新设计要点。分析并指出影响大卷径宽幅金属卷材镀膜质量、生产效益的主要因素和解决途径。重点论述了提高镀膜速度和膜层附着力的科学依据,解决了当前金属卷材连续卷绕镀膜生产线中出现的镀膜效率低,均匀性差,光谱L、 a、b值光学性能不稳定等难题。自主研发的AEG电弧离子刻蚀辅助系统和柱状阴极电弧离子蒸发技术与中频磁控溅射镀膜技术综合应用,使镀膜沉积速率提高1.3~2倍,整卷镀膜L值色差波动不大于±1.0,a值色差波动不大于±1.5,b值色差波动不大于±1.8。

油封式旋片真空泵有着悠久的历史,已经形成一套完善的生产流程,具有技术成熟,而且高效、可靠、低噪音及易维护等特点,不仅在镀膜、包装、吸持、制冷、冰箱、空调、照明、彩管、真空热处理、真空脱泡、浇注、成型等工业领域应用广泛,而且在实验室、科研场所,市场的使用量也非常大。本文对于一些常见故障进行总结和原因分析,目的在于使广大用户对旋片式真空泵故障有一个比较系统的了解,从而正确使用和合理维修旋片式真空泵,这将给企业带来可观的经济效益和社会效益。

针对传统制铝技术,为提高膜层结合力、阻隔性,采用射频磁控溅射镀铝工艺,制备纯铝高阻隔性膜层,在PET塑料薄膜表面沉积纯铝的实验。通过对射频电源功率和溅射气压等参数的改变,探究射频功率、溅射气压对薄膜结合力、阻隔性的影响。结果表明：薄膜沉积过程中的射频功率和溅射气压对磁控镀铝薄膜性能影响较大,在一定的溅射压力下,膜层的结合力随射频功率的增大而逐渐增大,膜层的阻隔性随射频功率的增大,先提高后降低,射频功率为85W时,氧气透过率最小为1.11cm³/（m²·day·atm）;在射频功率相同的情况下,结合力随着溅射气压的增大,先增大后降低,膜层的阻隔性随着溅射气压的增大而逐渐降低,溅射气压为0.5Pa时,结合力最高为1.68N/mm。较传统铝膜结合力提高2倍,阻隔性提高5倍。

采用直流磁控溅射法分别在预热的和室温下的玻璃衬底上制备了AZO薄膜,并对室温下制备的AZO薄膜进行了真空退火。使用X射线衍射仪、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计和霍尔测试仪对这两种工艺条件下制备的AZO薄膜进行了表征,比较研究了两种热处理方式——衬底预热和真空退火对所制备的AZO薄膜结构和光电性质的影响。结果表明,衬底预热条件下制备的AZO薄膜有效抑制了（101）多晶相的形成;室温条件下制备的AZO薄膜有较多的（101）多晶相形成,经过真空退火热处理后,仍未能有效消除（101）多晶相。衬底预热制备出了厚度为380nm、方阻为20Ω/□的AZO薄膜,400~1200nm波段的平均透射率达到81.45%。真空退火后的AZO薄膜厚度为403nm、方阻为33Ω/□,400~1200nm波段的平均透射率达到81.9%。

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。

利用直流磁控溅射法在有机玻璃基底上沉积掺杂氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜,在室温条件下,研究了溅射功率、溅射气压、靶基距和氧氩流量比等工艺参数对ITO薄膜光电性能的影响。结果表明,ITO薄膜的透光率随溅射功率和靶基距的增大而减小,当溅射功率为110W、靶基距为70mm时,ITO薄膜的透光性和导电性较为优良。在近紫外光波段和近红外光波段,ITO薄膜的透光率随溅射气压的增大而减小。当氧氩流量比为4:30时,ITO薄膜在500nm到600nm可见光范围内的透光性和综合性能最好。

为提高炭素材料的抗氧化性能,采用喷涂法在等静压石墨基体上制备了SiC涂层,研究了涂层浆料中硅、碳比例对SiC涂层物相组成、微观形貌以及抗氧化性能的影响。通过XRD、SEM和氧化实验分析表明：喷涂法制备的SiC涂层主要由3C-SiC、C和少量Si组成,且随着反应浆料中碳粉比例的升高,涂层与基体之间的渗入比例逐渐降低。当硅、碳比为1∶0.3时,基体表面可生成较为充足的SiC产物,且结合性较好,在1500℃下氧化120min的氧化失重率为7.5%。

采用中频磁控溅射方法,在氧化铟（ITO）玻璃上采用氧化钨（WO₃）陶瓷靶沉积薄膜,研究溅射气压对WO₃薄膜结构与光学性能的影响规律,并对其电致变色行为进行了探讨。采用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了WO₃薄膜的成分结构和表面形貌,紫外可见分光光度计和电化学工作站对薄膜的光调制性能、电致变色伏安特性、以及循环寿命性能进行了研究,并利用X射线光电子能谱（XPS）对WO₃薄膜在着色、褪色状态下进行了化学成分及氧化状态分析。结果表明：随着溅射气压的增大,WO₃薄膜的形貌结构变得疏松、粗糙,更有利于Li⁺的注入与脱出,响应速度变快、调制幅度增大、电致变色性能优异,但循环寿命性能有所降低。当溅射气压为4Pa时WO₃薄膜的电致变色综合性能最好,在550nm处的调制幅度可达81.0%,着色、褪色响应时间分别为7.8s、5.85s,且在1500次循环后,仍保持较高的电致变色性能。

随着半导体器件封装向小型化、高密度化、高可靠性的方向发展,半导体等行业对钎焊热场提出了高温度均匀性的要求。本文以半导体器件钎焊设备为研究对象,利用有限元仿真技术分析炉体内部温度场分布及其变化规律。文中分析温度场有限元分析的基本流程;以评估真空钎焊设备工作区温度分布均匀性为目标,根据工程实际数据完成真空钎焊设备有限元仿真建模,开展不同工况下温度场分布及其演变规律分析;通过与实测数据对比,验证模型以及仿真流程的准确性与可行性。研究结果表明,真空钎焊设备温度场分布符合设计要求。此外,仿真结果为此类设备的优化与改进提供了理论依据和有效手段。

金刚石涂层刀具具有优异的硬度、耐磨性及导热性,在军事、航空航天等高精尖应用领域加工石墨、高硅铝合金、碳纤维增强塑料等难切削材料时无可替代,但目前金刚石涂层刀具存在两个问题：一是涂层与刀具间膜基结合力较差,导致涂层在使用中过早脱落;二是涂层表面粗糙度较大,难以保证被加工面的平整度与尺寸精度。本文从增强涂层结合力与降低涂层粗糙度两方面,将近年来科研人员对HFCVD法制备金刚石涂层的研究成果加以综述,并分析了各种因素对金刚石涂层刀具性能的影响。

目前,世界各国都在积极应对新冠肺炎（COVID-19）疫情所带来的影响。新冠疫苗的研发与生产,已成为各国科研院所和医疗企业关注的焦点。同液体疫苗相比,冻干疫苗的运输和储存较容易,为解决疫苗冷链运输难题提供了一种可行方案。真空冷冻干燥技术作为冻干疫苗生产中的关键一环,对疫苗的安全性和有效性起着至关重要的作用。本文首先介绍了冷冻干燥的基本原理和冻干机的主要结构,随后阐述了疫苗的冻干工艺及冻干疫苗的优缺点,并进一步讨论了影响冻干疫苗质量的主要因素（包括保护剂的选择和冻干参数的设计）。作者希望本文所述内容,能为新冠肺炎疫苗的研发与生产提供些许帮助。

采用真空电弧镀设备制备热障涂层（TBCs）中的NiCrAlYSi金属粘结层,采用电子束物理气相沉积工艺（EB-PVD）制备YSZ陶瓷层,利用带能谱仪的扫描电子显微镜对沉积态和热循环损伤后的热障涂层试样的形貌、组织结构以及元素成分进行分析,研究热障涂层从热循环初期到失效的过程中层间损伤及元素扩散行为。结果表明,随着热循环时间的延长,NiCrAlYSi/YSZ涂层先后经历快速氧化和氧化速率很低的阶段,1100h后由于陶瓷层脱落,粘结层继续氧化导致涂层增重突然增大。热循环初期,Zr、O向内扩散,Ni、Cr、Al向外扩散,TGO层中的Al元素供应充足,主要发生Al的选择性氧化;1100h后,TGO层中Al元素供应不足,Cr、Ni开始氧化,生成Al_1.92Cr_0.08O₃和镍铝氧化物。这种不均匀的氧化使局部涂层体积膨胀,裂纹萌生于TGO层,随着裂纹的增殖、生长,最终贯穿等轴晶区和TGO层,导致热障涂层失效。

采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）工艺制备了La₂Zr₂O₇（LZ）、La₂Zr₂O₇-3wt.%Y₂O₃（LZ3Y）、La₂（Zr_0.7Ce_0.3）₂O₇（LZ7C3）和6~8wt.%Y₂O₃部分稳定化的ZrO₂（YSZ）四种陶瓷涂层,研究了稀土锆酸盐和YSZ热障涂层的高温相稳定性、涂层结合性能和热循环行为。借助X-射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等表征手段分析了涂层的相组成、相结构稳定性、显微组织和化学成分。试验结果表明：经过1300℃长时间热处理后,LZ、LZ3Y和LZ7C3涂层粉末的XRD衍射峰均逐渐向2θ大角度方向偏移,涂层中共存的La₂O₃、t-ZrO₂和CeO₂物相也产生了固溶现象,YSZ涂层则是出现了两个单斜相衍射峰且峰强度逐渐增大;在室温空气中放置336h后,LZ涂层出现了明显的片层状脱落现象;YSZ涂层的平均结合强度值最大,LZ涂层则是最小。同样,三种稀土锆酸盐涂层的热循环寿命均比YSZ涂层短。这可能与三种涂层中含有过量的La₂O₃有关,La₂O₃易于与空气中的H₂O或CO₂发生化学反应导致体积膨胀,从而削弱了陶瓷层与金属粘结层的界面结合性能,降低了陶瓷层的耐剥落寿命。

开发了一套虚拟仪器实验系统。其基于unity3D平台,实现了设备虚拟化、模拟实验操作、人机交互等功能,满足了学校教学及企业员工培训的要求。开发的系统有两种形式,一是VR场景实现,二是客户端APP形式,分别适用于不同场景,满足不同的教学培训需要。借助VR的新型教学、培训方式也为以后此类平台的开发提供参考。

通过一系列的刻蚀实验,研究了在反应离子刻蚀（RIE）过程中,CF₄流量及射频功率等工艺参数对刻蚀硅基材料的影响,采用不同工艺条件,得出了对应的刻蚀速率、均匀性、选择比等刻蚀参数,并对结果进行了比较与分析,得到了相对最佳的工艺条件,能较好地实现硅的各向异性刻蚀,为硅基材料刻蚀技术在半导体工艺中的应用做了一定的实验探索。

本文总结了用于真空微波电子器件的浸渍阴极的蒸发规律,通过分析提出了浸渍阴极预处理工艺,建立了超高真空装置。在超高真空环境下,将浸渍阴极灯丝加热,使阴极温度升高到1100~1200℃,保持1~200h（温度和时间依不同微波管型而定）。预处理工艺解决了浸渍阴极发射与蒸发的矛盾,现已建立数十台、几十个工位的浸渍阴极预处理设备,大大提高了微波真空电子器件中电子枪的绝缘性能,减小了栅发射。浸渍阴极预处理工艺还可以加速检验热子的可靠性,从而避免微波器件在使用过程中才发现热子短路、热子缺陷及热子焊接点不牢等因素造成热子断路的问题,提高了微波真空电子器件中热子的可靠性。

拉锭装置是真空电子束熔炼炉的核心部件之一,其运动的模式及速度对拉锭工作的稳定性及铸锭的组织结构有明显影响。一定的振动对铸锭的表面质量及晶粒细化程度有改善作用。在振动冲击下,结构将产生附加变形影响位移监测,相关零部件的强度也需要校核。在前期开发阶段,本文结合简化模型的理论分析与真实物理模型的仿真分析,对拉锭机构连接台三维模型的振动特性进行研究,分析了位移传感器的振动位移放大效应,提出优化方案降低测量误差,并分工况对结构强度进行校核,可为后续相关结构设计提供参考。

半球谐振子金属化镀膜是半球谐振陀螺研制过程中的重要工艺环节,针对半球谐振子金属化镀膜后保持高Q值的要求,需实现纳米金属薄膜的高精度制备。本文以高纯Al为靶材,高纯Ar为溅射气体,采用DC磁控溅射方法在石英玻璃基片上制备纳米铝膜,并对不同溅射功率和腔室气压下沉积薄膜的厚度、表面粗糙度、表面形貌等进行了测试与表征,探讨了工艺参数对Al薄膜沉积速率、表面粗糙度及微观形貌的影响。研究结果表明：Al膜的沉积速率随着溅射功率的增大而增大;随着腔室气压的增大,沉积速率呈现先增大后减小的趋势;随着溅射功率的增大,沉积薄膜的晶粒尺寸亦随之增大;随着腔室气压的增大,薄膜的颗粒直径先增大后减小;在100W溅射功率和1.6Pa腔室气压条件下镀制的薄膜最均匀致密。上述结论对于半球谐振子曲面纳米薄膜的高质量制备具有重要的指导意义。

本文提出利用漏率间接测量真空度的方法,解决密封件腔内真空度的测量问题。在此基础上开展相关实验,探究该方法在实际应用中的可行性以及相关适用条件等。实验以连接不同尺寸规格金属毛细管的模拟件为研究对象,利用动态流量法测量模拟件的漏率,进而间接获得模拟件的腔内真空度。实验结果表明,利用漏率间接测得的模拟件真空度与利用皮拉尼规原位测得的模拟件真空度的偏差在15%左右,偏差较小。同时实验中还发现该方法存在包括测量范围、反应时间等限制性适用条件,并在理论上做了合理的解释,进而完备了该方法,并为实际应用奠定了基础。

柔性电子器件因其柔韧性好、集成度高、可设计性强和在可穿戴方面的潜在应用,成为近年来微电子的研究热点之一。目前,研究重点进展到器件在疲劳过程中的具体失效情况及在不影响电学性能的同时提高柔性,本文从基底材料类型、器件电学性能影响因素和疲劳损伤等方面进行综述。首先,归纳了不同基底材料与器件类型;其次,对比了膜/基结构器件的电学性能与界面裂纹监测;重点讨论了拉伸、弯折对薄膜失效过程的影响及微裂纹萌生、扩展和饱和阶段的主要特点。结果表明：裂纹失效形式有张开型、滑开型与撕开型三类;加载速率使脆韧性断裂相互转换并分别对应发生穿晶与沿晶裂纹;基底刚度与裂纹颈缩呈正相关。进一步分析发现疲劳损伤大小与机械形变位错有关,结合模型验证了拉伸与弯折均符合此结论。未来应致力于提高材料的膜基匹配与耐拉弯性,完善原位观测并扩展直接观测器件疲劳失效机理的手段,对裂纹萌生进行可调控,提高理论模型精度并与疲劳实验更好结合,以期为开发超柔抗疲劳电子器件提供基础。

本文应用“物质吉布斯自由能法”对磷铁制备三磷化钴CoP₃进行了系统的热力学研究。在298~1600K范围内,Fe₂P与Co反应生成三磷化钴CoP₃的ΔG由196.12kJ·mol^-1变化至146.22 kJ·mol^-1,Fe₃P与Co反应生成三磷化钴CoP₃的ΔG由442.38kJ·mol^-1 变化至399.21kJ·mol^-1,在所计算温度范围不可能制备三磷化钴CoP₃;加入适量的CaO和SiO₂后,相同温度下反应生成（3CaO·2SiO₂）和CoP₃的ΔG对应为-42.45kJ·mol^-1至-108.42kJ·mol^-1,同时计算了温度T从298K变化到700K时,其平衡常数K^θ为：2.73×10⁷至1.03×10⁴。研究结果表明：利用磷铁加Co和适量的CaO与SiO₂在温度低于700K真空条件下制备三磷化钴CoP₃,不仅可行而且反应彻底,为实验研究提供了热力学参数。

本文采用射频磁控溅射法在Si（100）和石英衬底制备纯β-Ga₂O₃和不同浓度的Si掺杂β-Ga₂O₃薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga₂O₃薄膜结构、表面形貌和光学性质的影响。X射线衍射（XRD）测试结果表明,Si掺杂β-Ga₂O₃薄膜都未出现新的衍射峰,随着Si浓度的增加,β-Ga₂O₃的特征峰（111）逐渐向大角度方向移动。X射线光电子能谱（XPS）表明β-Ga₂O₃薄膜中成功掺入了Si元素。本文使用原子力显微镜（AFM）表征薄膜的表面形貌,结果表明薄膜表面的粗糙度随着Si浓度增加呈现单调递增的趋势。紫外-可见光（UV-visible）透射光谱表明薄膜均在可见光波段具有高透光率,薄膜的光学带隙随Si掺杂浓度的变大而变大。Si掺杂实现了β-Ga₂O₃的带隙可调,表明Si是一种有潜力的掺杂剂。

本文采用射频磁控溅射方法在石英和高阻硅衬底上制备纯β-Ga₂O₃薄膜和不同掺杂浓度的Mg掺杂β-Ga₂O₃薄膜,研究了薄膜的结构、光学和电学性质。X射线衍射测试结果表明,在我们的掺杂浓度内,Mg掺杂β-Ga₂O₃薄膜没有出现其他晶相的衍射峰,随着Mg掺杂浓度变大,薄膜的（401）和（601）衍射峰强度变弱。使用X射线光电子能谱测试薄膜中各元素的结合能和化学态。紫外-可见透射光谱测试结果表明薄膜在测试波段平均透光率高达80%以上,薄膜的带隙宽度随着Mg掺杂浓度变大而变大。霍尔效应测试结果表明我们采用射频磁控溅射方法制备的Mg掺杂β-Ga₂O₃薄膜的导电类型为p型,载流子浓度由3.76×10¹⁰cm^-3增加到1.89×10¹³cm^-3,说明Mg掺杂β-Ga₂O₃薄膜是一种很有潜力的p型半导体材料。

某大型风洞试验气体温度高、流量大,对真空排气设备要求高,传统风洞用真空排气设备无法满足要求,为达到减小规模、降低成本的目的,首次将大排量、高转速离心真空泵应用于风洞试验设备。本文根据风洞试验排气要求,对离心真空泵的气动结构进行了设计。利用三维数值模拟软件对离心真空泵内部流动情况进行了模拟分析,为了充分考虑离心真空泵内部流动的非对称性,对离心真空泵转子的气体流动特性进行了全通道模拟分析。结果表明,设计出的离心泵流量、极限真空度等各项指标均达到设计要求,并在试验台测试和风洞实测中得到性能验证,较好的完成风洞试验的真空排气保障工作,离心真空泵的设计和应用取得圆满成功。

综述了采用溶胶-凝胶法制备AZO薄膜的进展,阐述了影响AZO薄膜光电特性的主要工艺参数,分析了陈化时间、热处理工艺、铝掺杂量、催化剂种类及薄膜厚度因素等对AZO薄膜结构、光电性能的影响,指出了溶胶-凝胶法制备AZO薄膜的优势与不足,展望了未来的研究方向。

介绍了一种具有广泛应用前景的新型等离子体源—螺旋波等离子体源,其特点是结构简单,可以产生高密度的等离子体。论文首先简述了螺旋波等离子体产生基本原理,并对螺旋波等离子体源的结构、加热机制以及天线形式与其能量耦合方式进行了介绍。然后,概述了螺旋波等离子体源的特性和诊断方式,主要介绍迟滞能量分析仪（RFEA）对螺旋波等离子体中的离子能量分布（IED）诊断,并对影响IED的因素进行分析。随后介绍了螺旋波等离子体源在刻蚀、薄膜沉积以及电推进三个领域的应用进展。最后指出螺旋波等离子体源的未来发展以及存在的一些问题。

为了验证接触器工作时发生振荡的主要区域,设计试验寻找接触器进入羽流工况的阈值条件,确认当“供气工质流量—放电电流”的比值超过10sccm/A时,接触器将会进入到羽流工作模式。在该区域中接触器将会发生较为剧烈的振荡,放电电压峰-峰值一般超过5V。经频谱分析（FFT）,导致该放电不稳定性的原因是需要用较少供气工质产生较多放电电流时的电离不稳定性,这种不稳定性对应的频率分量约在1MHz左右,采用增加供气流量或者降低放电电流的方法可以有效地抑制该种振荡的发生。

采用模糊神经网络和PID控制相结合的控制方式,设计了一种现代电站锅炉的温度监测系统。通过BP模糊神经网络实现对数据的模糊化处理,再通过PID控制器调节,最终实现对温度实时控制,利用Simulink软件建模,并进行电站锅炉温度监测,仿真和监测结果证明BP模糊神经网络采用梯度下降法逐层调节权值系数,实现误差均方值大幅度减小,模糊神经网络PID控制能够加快系统的运算速度,提高控制精度,获得更快的响应速度以及较小的超调量。

针对钛合金在一定条件下易发生钛火的问题,对钛合金的阻燃性能进行优化研究。在Ti6Al4V表面进行离子注铜,采用金相显微镜对表面形貌进行观察和分析,使用X射线衍射仪分析改性层中的物相组成,利用飞秒激光烧蚀研究阻燃性能,并用扫描电子显微镜对烧蚀区域的形貌与成分进行分析。注铜处理后Ti6Al4V表面形成了含有Ti₂Cu合金相的改性层,但仍能观察到表面划痕存在,说明注铜形成的改性层很薄,样品微观形貌没有明显改变;对样品进行激光烧蚀,烧蚀处理后Ti6Al4V样品烧蚀孔洞内没有发现Cu元素,烧蚀孔洞周边区域存在Cu元素,烧蚀斑痕的面积较未处理前的2.39×10⁴μm²减小至1.68×10⁴μm²,根据改性层中存在Ti₂Cu合金相,以及Ti-Cu合金相在融化时能够吸收大量的热量的原理,说明改性层具有阻燃效果。随着离子注入能量与剂量的增加,阻燃效果更加明显。