首先介绍了三室立式真空感应精密铸造炉的结构特点,然后阐述了其他主要类型精密铸造炉的概况,最后通过对技术与市场情况的对比,分析了当前市场情况与精密铸造炉未来的发展方向。

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。

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。

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。

采用射频等离子体放电轰击对精密仪器、器件制造领域石英及陶瓷类器件的内部孔道表面进行处理,利用高能量等离子体轰击被清洗表面,可以使污染物通过物理作用和发生化学反应而排出,以达到清洗效果。本文对等离子体放电清洗射频屏蔽、启辉调整、工艺参数确定等过程进行了探索,并对电极间距、安装形式对启辉的影响,以及等离子体放电过程中相关工艺参数变化对器件温升的影响进行了研究。结果表明：射频输出功率越高、进气流量越大,石英器件的温升速率越快。以上研究结果为石英及陶瓷类器件的内部孔道表面处理提供了有效指导。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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°。

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。

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。

高海拔环境中温度和气压的下降会对人体和设备产生一定影响,材料、器件、设备及生物体在高海拔环境下的性能和适应性可通过高海拔模拟系统进行测试。本文依托于成都XX风洞项目,通过罗茨真空泵对风洞进行海拔高度模拟,同时考虑温湿度的变化,设计了一套高海拔模拟系统,详细介绍了系统设计参数、组成、工作原理及操作流程。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

通过理论计算得到半球谐振陀螺壳体内部所需要的真空度,根据放气率实验测试数据得到壳体内部真空度随时间的变化关系,据此进行了吸气剂选型和吸气能力测试,并测量了放置吸气剂后的壳体等效放气率,测试结果表明所选用的吸气剂可以满足维持半球谐振陀螺内部高真空的使用需求。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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%/℃。

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。

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。

为开发能高效适应0.1~100kPa宽工作压力范围,且能兼顾预期极限真空工艺工况的螺杆真空泵,设计了分段式渐进变化螺距螺杆。其第一部分导程由小到大变化,位于吸气端,从第二部分开始导程由大到小渐进变化,该构造确保了螺杆良好的动平衡性,可保证齿面结构完整;前两级导程决定了螺杆真空泵的吸气量,相邻导程比率决定了压缩能力;末端导程螺距变化小,螺杆齿宽大,保证了螺杆的加工性能。试验证明采用分段式渐变螺杆转子的螺杆真空泵,在整个工作压力区域都能保持较大的抽速,并且可依据工作预期优化螺距参数,极大降低了设定工作压力区域的比功率,从而提高抽气效率,大幅降低驱动功率,使泵运行效果良好。

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。

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。

通过分子动力学（MD）方法研究了从基底表面剥离制备石墨烯薄膜时,基底表面粗糙度、剥离角度以及温度等因素对剥离行为的影响,同时在理论上探讨了剥离力随剥离角度的变化关系。结果表明：随着基底表面粗糙度的增加和温度的升高,剥离力逐渐增加;温度在金属辅助剥离石墨烯膜过程中也存在影响,可以通过合理调控温度剥离出不同层数的石墨烯;当剥离角度从0°变化到90°时,剥离力逐渐降低,理论计算与MD模拟结果相一致。本研究可以为探索石墨烯薄膜从粗糙基底表面剥离行为提供一定理论参考。

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。

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。

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。

本文以直径10m的超大型真空容器大门为研究对象,介绍了超大型立式容器大门的设计分析情况,采用可靠性设计与仿真优化相结合的方法,对大门在外压和起吊时的强度和变形分布进行了模拟分析,并根据分析结果对大门加强筋布置进行了优化设计。研究表明：在封头曲率变化较大处与加强筋之间设置补强板,可以有效减少大门局部应力超限的问题;封头加强筋减少至6根可以降低材料用量,此时最大应力为97.37MPa,最大变形为4.1mm,仍然可以满足材料使用要求;大门起吊时整体承受重力载荷,最大变形量为0.13mm,最大应力为18.6MPa,满足材料使用要求。

欧洲计量创新与研究计划（EMPIR）的量子帕斯卡（Quantum Pascal）项目旨在开发基于光子的真空计量标准,以将压力的国际制单位（Pa）转换为气体密度单位。该项目的主要研究方向包括折射率法、吸收光谱法和冷原子法等基于光学方法的量子真空标准,这些方法各有特点,且都具备高精度和高可重复性的优点。其中,折射率法和吸收光谱法主要基于气体分子在真空中的相互作用机制进行测量,而冷原子法则是利用玻色-爱因斯坦凝聚态的性质进行测量。本文对这些原理和应用装置进行了详细介绍,为量子真空计量技术的发展提供了有益的参考。这些技术的发展将有助于实现更准确的真空测量和更精确的科学研究,对于半导体制造、材料科学、量子信息等领域都具有重要意义。

采用低温水热法在五种不同基底上制备得到了氧化锌纳米棒阵列,通过SEM、TEM、XRD、EDS和XPS表征研究了所得产物的微观形貌和元素组成,并对不同基底生长的氧化锌纳米棒阵列进行了场发射性能和附着力测试。结果表明：硅片、导电玻璃、镍片、不锈钢和镍钛合金上生长的氧化锌纳米棒样品的开启电场依次升高;由于氧化锌纳米棒与硅基底之间具有更好的附着性能,硅片基底制备的氧化锌纳米棒场发射性能最好,并显示出最好的发射稳定性,在电流密度0.5mA/cm²下持续工作15h时,其电流波动小于10%。

大功率质子束加速器广泛应用在基础物理、核工业、家庭安全等领域,其中大功率波导型射频腔极为重要。船形射频腔具有最高的空载Q值和分流阻抗,是GeV质子束加速器的良好选择。船形铜射频腔体的制造,主要难点在于腔体复杂轮廓壳体的成型,为此,本文对其进行了详细的成型工艺研究。通过PAM-STAMP 2G仿真分析软件对高频腔壳体进行了模压成型数值模拟,分别分析了椭圆弧成型过程中壳体的减薄量、残余应力以及成形回弹,为实际模压成型提供了理论依据。根据模拟结果设计的高频腔椭圆壳体成型模具能够成功实现椭圆弧的实际模压成型。

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。

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。

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。

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。