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    ISSN 1002-0322
    CN 21-1174/TB
    1964年创刊(双月刊)
本期目录
2021年 第58卷 第6期 刊出日期:2021-11-25
  • 测量与控制
    多口分子泵中检口位置对氦质谱检漏仪性能的影响研究
    李博, 侯德峰, 王晓冬, 巴德纯
    真空. 2021, (6):  1-7.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.01
    摘要 ( 216 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在氦质谱检漏技术中,多口复合分子泵通过接入不同的抽气口可以适应不同的检漏需求,这拓宽了传统分子泵的应用范围。抽气口的位置影响分子泵的抽气能力,而分子泵的抽气能力决定检漏仪的性能,本文基于分子泵抽气基本理论,建立了多口复合分子泵计算模型,在分子泵牵引级选取不同位置设置中检阀的抽气口,并结合质谱仪实际使用情况对抽气特性进行研究,分析了中检口位置对氦质谱检漏仪性能的影响,得到了不同检漏工况下的最优开口位置,为检漏用多口复合分子泵结构优化设计提供了理论依据。结果表明,在牵引级选择高度为15~20mm处设立中检阀,既可以获得较优的检测性能又可以保证质谱室的许可压力,以及较宽的工作压力范围。
    TVS-2M燃料棒在无阳极氧化下高温氦检漏可行性研究
    黄帆, 杨通高, 郭春海, 曹晖, 陈超
    真空. 2021, (6):  8-12.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.02
    摘要 ( 124 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    我国自俄罗斯引入了TVS-2M燃料棒制造技术,燃料棒在高温下烘干和真空氦检漏。俄罗斯在制造燃料棒过程中,燃料棒需进行阳极氧化,该方法存在成本高、转运风险大等劣势,故探究可否去掉阳极氧化工艺。分析了取消阳极氧化的影响以及高温下氦检漏的可行性,确定了设计兼具烘干和检漏一体设备的方案,制定了工艺流程,并进行了系统检出可信度验证及模拟实验验证。结果表明:设计出的兼具加热和检漏功能的新的高温氦检漏设备可满足TVS-2M燃料棒密封性检测;经验证,在无阳极氧化的前提下,TVS-2M燃料棒氦检漏输出值可保持真实可靠,反映出其是否存在漏点。
    薄膜
    原子层沉积法制备Al2O3薄膜研究近况和发展趋势
    段珊珊, 施昌勇, 杨丽珍, 刘忠伟, 张海宝, 陈强
    真空. 2021, (6):  13-20.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.03
    摘要 ( 298 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    基于磁控溅射的纳米金属薄膜沉积工艺研究*
    朱蓓蓓, 倪昌, 秦琳, 楚建宁, 陈肖, 许剑锋
    真空. 2021, (6):  21-26.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.04
    摘要 ( 254 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    玻璃碳坩埚蒸镀金膜时物料飞溅的机理分析与控制
    付学成, 毛海平, 瞿敏妮, 乌李瑛, 王英
    真空. 2021, (6):  27-32.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.05
    摘要 ( 196 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用玻璃碳坩埚和电子束蒸发设备沉积金膜时,随着黄金物料的消耗,在相同沉积速率下蒸镀所得金膜表面颗粒越来越多,严重影响了薄膜的平整度和局部均匀性。本文用液态金属表面热发射电子引起坩埚壁上球形小液滴电晕放电导致物料飞溅这一理论对该现象进行了解释。在相同的沉积速率下,通过改变坩埚内黄金物料的体积占比获得两种金薄膜,对其表面形貌、红外光谱透射性能等进行了对比分析,验证了理论的正确性。结果表明:当物料体积约占坩埚体积的26%时,金膜表面出现较多黑色颗粒,其形状近似球形或椭球形,主要成分仍为金;当物料体积约占坩埚体积的90%时,金膜表面无黑色颗粒,红外光谱透射率比前者高5%。
    不同基体材料筒体内壁磁控溅射膜层工艺研究
    贺平, 张旭, 杨洋
    真空. 2021, (6):  33-37.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.06
    摘要 ( 156 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    筒体是由复合材料和金属柔性件组合而成,筒体不能直接接触工作介质,因此其内壁需要施加一层保护膜。本文通过对不同筒体材料预处理,同时利用磁控溅射工艺进行工艺研究和试制,最终确定了一体镀膜工艺路线,并开发出相应的磁控溅射工艺参数,利用该工艺参数成功在筒体内壁实现一次性成膜,所得膜层完整并具有一定膜基结合强度和膜层厚度。
    宽角度入射近紫外反射镜的膜系优化设计与制备
    宋光辉, 李文龙, 王银河, 胡雯雯, 姚春龙, 刘海涛
    真空. 2021, (6):  38-42.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.07
    摘要 ( 193 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文以规整膜系为基础,使用膜系软件进行优化,设计出满足投影光刻机紫外光学系统用宽角度入射近紫外反射镜使用要求的多层介质膜系。基于平面行星式转动机构,计算出平面紫外反射镜直径400mm以内的膜厚分布,通过对膜厚均匀性修正技术研究,实现镜片表面膜厚光谱曲线偏差小于5nm。
    复合金属薄膜层对金丝键合性能的影响
    杨曌, 罗俊尧, 李保昌, 李淑华, 沓世我, 付振晓, 宁洪龙
    真空. 2021, (6):  43-47.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.08
    摘要 ( 144 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    采用磁控溅射在96氧化铝陶瓷基板上制备了TiW/Ni/Au和Ti/Ni/Au结构的键合薄膜层,通过调节溅射时长对金层厚度进行控制,模拟光通讯模块中金丝键合工艺并对薄膜进行了键合性能评估。结果表明,Ti/Ni/Au结构具有更加良好的键合效果。键合推拉力的大小随着金层厚度的增加而变化。在≤2μm厚度范围内,拉力随金层厚度的增加出现波动,保持在7.5gf±3%(1gf=9.81×10-3N);推力则随着膜厚的增加先增大后减小,继而保持波动,当厚度为930nm时,推力最大,为78.68gf,厚度大于1μm后,拉力保持在72.03gf±1.8%。数据统计分析结果显示,推拉力的离散程度均随着金层厚度的增加出现先降低后升高的趋势。金丝键合性能与基体上复合金属薄膜层的结构、厚度均存在密切关系,金层厚度过小不易于金丝紧密结合,而厚度增加到一定程度后则降低了与现有键合工艺的匹配。由此可见,在小于2μm范围内通过减小金层厚度可以在保证键合质量的同时有效节约成本。
    电弧离子镀中Ti大颗粒在空间传输过程中速度和能量变化特征*
    魏永强
    真空. 2021, (6):  48-54.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.09
    摘要 ( 167 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    电弧离子镀所制备薄膜中的大颗粒(MPs)缺陷是当前研究热点之一,本文利用尘埃等离子体理论,以Ti大颗粒为研究对象,对Ti大颗粒尺寸与其传输过程中的速度和能量变化进行了计算,解释了大颗粒在薄膜表面形貌变化的主要原因。在电弧等离子体传输过程中,在不同的工作距离下离子和电子的密度发生改变,大颗粒受到等离子体中离子和电子的碰撞,传输速度和能量发生变化,使得大颗粒在到达基体表面时保持半固态和液态。与基体表面发生碰撞后,大颗粒的形貌呈现扁平的椭圆形和长条形。
    真空获得与设备
    大口径超长U型气体池研制与分析
    刘海静, 李灿伦, 路同山, 孙成恺, 李卓慧, 祁松松, 刘家林
    真空. 2021, (6):  55-58.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.10
    摘要 ( 146 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为模拟大气中二氧化碳的浓度监测环境,设计了大口径超长管路U型气体池,可实现气体池温度在20~40℃可控,控温精度可达±0.5℃,压力控制精度2mbar。本文简述了系统整体设计,并对该结构进行了温度及压力稳定性试验验证,试验结果表明,在无强制冷却背景的情况下,具备高精度温控能力,控温精度优于±0.5℃,同时真空度根据压力反馈闭环实现精确控制,控制精度满足试验要求。
    真空感应冶金设备隔离阀应用现状与展望
    薛庆增, 陈久强, 冯骏骁, 滕龙, 李秀章, 李宏磊
    真空. 2021, (6):  59-62.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.11
    摘要 ( 216 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文首先简述了真空感应炉用隔离阀的使用背景,并就不同种类隔离阀在不同应用场景下的功能进行了较为全面的探讨,其次详细阐述了目前国内外真空感应熔铸炉上正在使用的几种主流隔离阀的结构特点,最后,对未来隔离阀结构和功能的发展方向进行了展望。
    真空冶金与热工
    真空法从钛矿中制备钛的热力学可行性研究
    刘予成, 杜远超, 李秋霞
    真空. 2021, (6):  63-66.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.12
    摘要 ( 141 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    本文从热力学角度讨论了氧化钛真空碳热还原过程中各种反应的起始温度。根据热力学计算结果,初步判断钛矿、钛铁矿在真空下的碳热还原反应顺序分别为TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→Ti、FeTiO3→TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→Ti。当TiO2与C发生碳热还原反应时,TiO2和C的含量配比不同,生成的物质也不同。当TiO2∶C摩尔比为2∶1时,生成Ti2O3;当TiO2:C摩尔比为3∶1时,生成Ti3O5;当TiO2∶C摩尔比为1∶1时,生成TiO;当TiO2∶C摩尔比为1∶2时,生成Ti;当TiO2∶C摩尔比为1∶3时,生成TiC。
    真空电子束熔炼用坩埚冷却装置框架的抗震分析
    成成, 张帆, 李菊, 任琪琛
    真空. 2021, (6):  67-71.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.13
    摘要 ( 117 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    真空电子束熔炼用坩埚工作在高真空和高温环境下,需要充分冷却保障其正常工作。坩埚冷却闭式循环供水装置属于特殊要求的非核安全级抗震I类设备,必须保证在地震工况下设备无损坏并且能正常供水,因此对该装置进行抗震分析,具有重要的实际意义。坩埚冷却闭式循环供水装置框架是抗震分析中最为关键的部件,本文基于ANSYS对坩埚冷却闭式循环供水装置框架进行模态计算,采用反应谱分析法分析了抗震性能,评估了地震载荷下框架的安全能力,为该装置抗震设计和抗震实验提供了参考,具有重要的实践指导意义。
    真空应用
    真空冷冻干燥技术在疫苗研发与生产中的应用
    赵凡, 韩峰, 陈雨曈, 赵耀, 张志军, 蔡旭, 张世伟
    真空. 2021, (6):  72-78.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.14
    摘要 ( 262 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    猕猴桃片真空冷冻干燥工艺及其效率研究*
    彭润玲, 韦妍, 王鹏, 杨杰, 吴亚梅
    真空. 2021, (6):  79-85.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2021.06.15
    摘要 ( 171 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了提高猕猴桃片冻干效率和质量,本文通过单因素实验研究了猕猴桃片冻干过程中切片厚度、预冻方式和干燥时间等因素对其干燥率及质量的影响;通过响应曲面方法分析了各因素之间的交互作用,得到其对干燥率的回归模型。结果表明:影响干燥率的次序依次为干燥时间、切片厚度、预冻方式;在实验型冻干设备上利用传统单面干燥方法时,猕猴桃片冻干工艺为:切片厚度5mm、-20℃预冻、干燥10h,优化为双面干燥后,在其余条件不变的情况下切片厚度可增加到7mm,干燥效率最高可增加约11%。
    真空技术应用系列讲座