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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。