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    ISSN 1002-0322
    CN 21-1174/TB
    1964年创刊(双月刊)
本期目录
2023年 第60卷 第5期 刊出日期:2023-09-25
  • 真空应用
    相对论、量子力学与真空科学技术(三)——对真空背景的研究可能导致21世纪基础物理学的突破
    陆国柱
    真空. 2023, (5):  1-12.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.01
    摘要 ( 84 )   收藏
    相关文章 | 计量指标
    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。
    微阵列结构柔性压力传感器研究进展*
    张哲, 李建昌
    真空. 2023, (5):  13-16.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.02
    摘要 ( 111 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    小微纳卫星微小型电推进系统应用展望*
    田立成, 王润福, 王尚民
    真空. 2023, (5):  29-36.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.03
    摘要 ( 74 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    薄膜
    等离子增强磁控溅射制备TiCr基纳米复合涂层的耐冲蚀耐腐蚀性能
    李灿民, 张心凤, 魏荣华
    真空. 2023, (5):  37-41.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.04
    摘要 ( 70 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    连续带钢真空蒸发镀膜设备设计
    孙振华, 赵哲, 王丁, 张帆
    真空. 2023, (5):  42-46.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.05
    摘要 ( 55 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    动态磁场矩形平面磁控靶开发
    刘文丽, 刘旭, 尹翔
    真空. 2023, (5):  47-50.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.06
    摘要 ( 43 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    某石英器件内部封闭孔道的等离子清洗技术
    周彤, 李鹏, 曹宏利, 张海龙
    真空. 2023, (5):  51-54.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.07
    摘要 ( 29 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    基于随机森林模型的真空玻璃保温性能预测*
    王元麒, 胡杨刚, 王磊
    真空. 2023, (5):  55-59.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.08
    摘要 ( 44 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    真空玻璃的保温性能与传热系数密切相关,但由于环境因素、测量仪器热源温度等不确定因素的干扰,工业领域真空玻璃的传热系数难以测量,大大降低了生产效率和生产精度。通过构建随机森林算法模型预测了真空玻璃的传热系数,通过均方误差(MSE)对结果做了评估。结果表明,MSE为0.004148,随机森林算法是适合本实验的算法,对于真空玻璃传热系数的预测效果良好。通过特征重要性分析,得出了环境因素和主导因素对预测结果的影响,通过将智能算法应用于真空玻璃的生产中,可使测量时间从几小时缩短到5min。
    基于分子动力学方法模拟石墨烯膜剥离行为*
    方久康, 董淑宏
    真空. 2023, (5):  60-65.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.09
    摘要 ( 30 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    真空获得与设备
    上海光源光束线液氮单色器真空夹层抽气系统设计
    王进伟, 李津铭, 刘俊男, 陈明
    真空. 2023, (5):  66-70.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.10
    摘要 ( 47 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    基于离散坐标法的复杂构型跨流域流场模拟
    王军伟, 王魁波, 胡开南, 白冰
    真空. 2023, (5):  70-74.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.11
    摘要 ( 42 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    半导体PVD用200mm口径低温泵性能测试研究*
    邓家良, 曾环, 杨杨, 冯欣宇, 武义锋
    真空. 2023, (5):  75-80.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.12
    摘要 ( 58 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    超大型真空容器大门设计及优化研究
    祁松松, 倪俊, 李卓慧, 施承天, 冯蕾, 陈红斌, 李灿伦
    真空. 2023, (5):  81-85.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.13
    摘要 ( 39 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    适用于极端环境的环控生保热试验设备研制*
    冯红旗, 李森, 杨润泽, 武越, 孙娟
    真空. 2023, (5):  86-91.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.14
    摘要 ( 40 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    真空冶金与热工
    用于等轴晶铸造的真空感应精密铸造炉主流结构及未来发展
    宋静思, 王春钢, 黄瀚川, 左野, 滕龙, 陈久强, 李秀章
    真空. 2023, (5):  92-97.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.15
    摘要 ( 39 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    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。
    高温合金真空熔炼浇铸过程对耐火材料表面冲蚀的研究
    万旭杰, 张华霞, 张凤祥, 高鸿儒, 马宝弘, 赵新颖, 刘坤
    真空. 2023, (5):  98-101.  doi:10.13385/j.cnki.vacuum.2023.05.16
    摘要 ( 41 )   收藏
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高温合金在真空熔炼浇铸过程中需要通过中间包系统流入锭模系统,中间包系统一般由耐火材料制成。本文通过观察不同冲蚀时间下氧化铝基耐火材料表面形貌及Cr层厚度的变化,研究了冲蚀表面形成机理。结果表明:在高温合金液冲蚀作用下,耐火材料的截面生成一层带状Cr层,其厚度随着冲蚀时间的增加呈现先增加后减少的趋势,并最终趋于稳定;冲蚀时间为145min时,耐火材料与高温合金液达到动态平衡状态,Cr层的平均厚度稳定在400μm左右。
    真空技术应用系列讲座
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