分段式的大功率远程等离子体源系统设计

目前远程等离子体源系统普遍存在输出功率低、系统负载适应范围窄和生成等离子体浓度不稳定等问题,该文基于对TCP型腔体的放电模式和负载特性分析,提出一种分段式的大功率远程等离子体源系统,改进的功率电路提高了电源输出功率,分离的点火回路简化了电路设计并提高自由度,分段的控制策略极大程度的提高了系统负载适应范围,可电离多种气体和更宽范围气体流量。通过实际样机测试,验证了此系统方案设计的可行性,为等离子体电源设计提供了参考价值。

EAST-CTI测试平台上六硼化镧等离子体源的研制

为了更方便和深入研究紧凑环注入(CTI)系统产生的等离子体团在等离子体中的演化过程,特设计了一套大尺寸、均匀的六硼化镧等离子体源,用来产生磁化、高密度等离子体。等离子体源的阴极采用钨丝间接加热的方式来达到工作温度,阴极最高可达到1800℃。阳极采用耐高温、透过率50%的钼金属网,与阴极之间轴向间距1m。在阴极和阳极之间施加40~200V偏压,阴极发射的电子与中性气体碰撞、电离进而产生长1m直径100mm的稳态磁化等离子体柱。在台面实验中,测试了源的放电性能和等离子体相关参数。实验结果表明,在阴极发射电流密度为1~2A·cm^(-2)的情况下,测得的氩等离子体电子密度可达到10^(18)m^(-3)量级,电子温度约为8eV。通过增加阴、阳极之间偏压,阴极发射电流密度最高达到8.5A·cm^(-2),等离子体参数与托卡马克边界参数相近。该等离子体源满足设计要求并具备为EAST-CTI系统开展台面实验的能力。

2.45GHz ECR强流等离子体源核心部件设计与实验研究

电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance,ECR)等离子体源能产生高电荷态离子、高流强的单电荷态离子,提供稳定的束流和良好的重复性.核心部件的设计对ECR等离子体源是至关重要的,磁场对等离子体的生成和分布有直接影响,良好的磁场可以提高等离子体的性能和效率.采用有限元分析方法对ECR等离子体源磁场进行分析与设计,得到了满足设计需求与目标的磁场位形,通过高斯计对设计的永磁环轴向磁场精确测量,发现磁场仿真结果与实验结果吻合比较好,只是轴向磁场最大值及对应位置上有点偏差.通过集成实验,研究核心部件对离子源引出束流强度的影响,引出束流稳定且强度达到7 mA.

基于二维点缺陷可重构光子晶体的毫米波微等离子体源的研究

本文根据光子晶体缺陷理论,利用HFSS软件设计了一款基于二维可重构光子晶体阵列的毫米波微等离子体源,研究其谐振特性和电磁场分布等。仿真结果表明:晶格数目、介质柱半径和介质柱间距等参数对毫米波微等离子体源的S参数和电磁场分布等有较大影响;当谐振频率为76.02 GHz时,S_(11)为-25.11 dB,品质因数Q为400.11,最大电场强度可以达到2.3×10^(5)V/m。本文工作对基于二维可重构光子晶体的毫米波微等离子体源的进一步研究提供参考。

双放电腔微波-ECR等离子体源增强磁控溅射沉积技术

因其设备简单、沉积速率高等特点 ,磁控溅射沉积技术被广泛地用于各种薄膜制备中 .但用反应磁控溅射制备化合物薄膜如氧化物、氮化物膜时 ,为了得到化学配比的膜层 ,薄膜生长表面的反应激活基团、离子等的密度必须足够大 .为此对原有的微波 -ECR等离子体源进行了改造 .研究了双放电腔微波 -ECR等离子体源增强磁控溅射的放电特性 ,并用该方法制备了氮化碳膜 .结果表明 :该方法是一种有效的制备化合物薄膜的技术 ;用该方法制备的氮化碳膜 。

高密度螺旋波等离子体源的应用进展

首先介绍了螺旋波的定义、螺旋波等离子体源产生等离子体所需条件的工作范围以及螺旋波等离子体源主要的一些应用。按照所加磁场范围的不同(分为在磁感应强度为100～1 600Gs和在强磁场中两部分),分别进一步讨论了国内外各研究小组研制的等离子体源的运行参数及技术特点。随后介绍了螺旋波等离子体源在刻蚀、薄膜沉积和火箭推进三个方面的应用进展。其中重点介绍了螺旋波等离子体火箭推进。最后简单展望了螺旋波等离子体源的应用前景,并指出其发展中尚待解决的一些问题。

一种新的等离子体源及其在纺织材料表面改性中的应用

这里主要的工作就是采用并建立介质阻挡放电装置。在此基础上,使用空气和氩气两种工作气体进行等离子体放电,对等离子体放电电流和放电电压等参数进行较为系统的测量和诊断。由此找到适当的等离子体放电条件。这样,选择1mm宽的放电间隙,获得了较为理想且均匀的等离子体,并用其对大豆纤维进行表面改性。从扫描电镜等测试结果显示,改性后大豆纤维的表面性能有明显改善。

等离子体源离子注入表面改性研究及应用

采用等离子体源离子注入技术 (PSII)对W18Cr4V高速钢进行了氮离子注入。用俄歇能谱仪对注入层的成分进行了分析。对注入层的显微硬度和耐磨性进行了测试。用扫描电镜对摩擦磨损表面进行了分析。研究结果表明 :氮在注入层呈高斯分布 ,注入层的硬度和耐磨性均明显提高。对等离子体源离子注入技术在航空液压泵配油盘上的应用进行了研究。应用研究结果表明 :经等离子体源离子注入后的配油盘单位行程内回油量的增加量比未注入前下降约 90 % 。

等离子体源增强磁控溅射沉积Al_2O_3薄膜研究

采用电子回旋共振微波等离子体源增强磁控溅射沉积氧化铝薄膜.X射线光电子谱和X射线衍射分析表明,在600℃沉积温度下,Si（100）基片上获得了亚稳的具有化学计量配比成分、面心立方结构的γ-Al2O3薄膜.薄膜的折射率为1.7,与稳定的α-Al2O3体材料相当.

等离子体源离子渗氮 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢磨损特性的试验研究

用等离子体源离子渗氮，即低能（１～３ｋｅＶ）、超大剂量（１０１９～１０２０ｉｏｎｓ／ｃｍ２量级）Ｎ＋注入－同步扩散改性技术，在２８０℃和３８０℃下处理１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ奥氏体不锈钢，获得了最大深度分别为１．６μｍ和１０．６μｍ，固溶Ｎ的最高原子浓度均约为２５％的Ｎ过饱和面心立方相（γＮ）改性层．销－盘磨损试验表明：在２ｍ／ｓ和较宽负荷范围（等效正应力０．２～２．８ＭＰａ）条件下，高硬度（ＨＫ０．１Ｎ２２００）的γＮ相改性层具有较高的承载能力和较长的耐磨寿命．高度过饱和Ｎ在母相奥氏体中的固溶强化作用，是使等离子体源离子渗氮奥氏体不锈钢耐磨性提高的主要原因．

激光等离子体源飞行时间质谱计

本文介绍了自行研制的一台激光等离子体源飞行时间质谱计.该义器以高能量密度的脉冲激光作用于固体样品,产生的高温等离子体由原位的飞行时间质谱计作质谱分析.该装置具有能同时记录正负离子质谱,智能化程度高、质量分辨好等优点.而且具有较强的研究能力,既能用于原子簇离子的激光产生与质谱研究,又可以对各种无机和有机样品进行结构研究与分析测式.

ECR微波等离子体源离子渗氮

研究了一种新的低温渗氮方法──电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体源离子渗氮。对纯铁、４５钢和３５ＣｒＭｏ钢试样在１５０～３５０℃进行渗氮处理，测定了渗氮层的硬度和晶体结构。结果表明，纯铁在低于２００℃的温度下即可获得连续分布的表面氮化物层，３５ＣｒＭｏ钢在低于２５０℃温度处理也可获得良好的渗氮层。

用于电离层环境模拟器的ECR等离子体源

为了经济地考验空间电离层等离子体对处于其中的飞行器表面的作用 ,需要在地面建立等离子体环境模拟器。本文就是为空间电离层环境模拟器研制的扩散型极低气压、低电子温度和极低密度的紧凑型电子回旋共振等离子体源的研制。结果显示 :在等离子体源下游 5 0cm处 ,在 10 -2 ～ 10 -3 Pa范围内获得了电子温度低于 5eV ,密度在 10 4 ～ 10 6cm-3 范围内的较为均匀的等离子体束流 。

电子回旋共振等离子体源的特性

简要描述了一台频率为２．４５ＧＨｚ的电子回旋共振（ＥＣＲ）等离子体源的特性测试，结果表明，放电室内的等离子体密度和电子温度与静态磁场、微波输入功率和真空度等参数均有着密切关系。当磁场达到共振条件８７．５ｍＴ时，等离子体很易产生，但等离子体密度的最大值却出现在９３ｍＴ处。ＥＣＲ源在真空度为０．１—ｌＰａ间均能运行。由石英、Ａｌ２Ｏ３陶瓷和ＢＮ构成的微波输入富有良好的阻抗匹配，在微波功率为２００—７００Ｗ间，反射系数仅为１％，等离子体密度达５．８×１０１１ｃｍ－３，电子温度为３－１２ｅＶ，该源的寿命超过３００ｈ。

开放式微波等离子体源的研究进展

微波等离子体由于无电极污染、能在大气压下产生及电子密度大等一系列优点而具有较好的工业应用前景。因此大气压下开放式微波等离子体源的研究已经成为实现相关工业应用价值的关键。从最初的能够激发低气压空气微波等离子体的APMPS-I型微波等离子体源的研究开始,逐步通过增加某些辅助设备或改进微波反应腔的尺寸和结构,历经APMPS+JET型、APMPS-II型最终到平行直线矩形波导微波等离子体反应腔,实现了大气压开放式微波等离子体的激发。同时,对各种微波等离子体源的原理和相关特性进行了全面阐述,在此基础上对激发出的空气微波等离子体的形态进行了分析,说明了在一定的微波功率范围内较为稳定均匀的大气压开放式空气微波等离子体的实现是具有可行性的。

球心处有附加电极的半圆形容器等离子体源离子注入过程中鞘层的时空演化

本文利用两维流体模型研究了半圆形容器在放置共心零电位附加电极情况下,等离子体源离子注入的离子鞘层时空演化动力学过程。考察了鞘层内随时间变化的电势分布和离子密度分布,计算了容器内外表面的离子束流密度分布和注入剂量分布随时间的变化规律。研究结果显示,容器内表面附近鞘层扩展到附加电极后,其中的离子逐渐都注入到容器内表面、电场分布逐渐趋于稳定。同时,在容器内表面上,离子注入剂量不再增加。

GCr15钢等离子体源离子注入表面改性

用等离子体源离子注入技术对GCr15钢进行了氮离子注入。对注入层的成分进行了俄歇剖面分析 ,对注入层的显微硬度和摩擦性能进行了测试 ,对摩擦磨损表面进行了扫描电镜分析。研究结果表明 :注入层的硬度和耐磨性均获得了明显的提高。

走向光学工业应用的辅助镀膜霍尔等离子体源

论述了霍尔等离子体源的工作原理 ,讨论并测试了该源最佳的磁场及分布。本设计采用永久磁铁并利用极靴产生发散磁场 ,及沿轴向有较大梯度的磁场 。

ECR等离子体源中基本参数的数值模拟

采用混合模型求解了ＥＣＲ等离子体源中的各种物理参量，着重研究了中性气压、微波功率对等离子体参数（如等离子体密度、电子温度、等离子体电势）以及离子能量和方向角分布的影响，并讨论了与之相关的均匀性。

钛合金等离子体源离子注入表面改性

等离子体源离子注入技术是一种新型的非视线的离子注入材料表面改性技术。为了对该项技术的表面改性效果进行科学的论证,从而为该项技术的推广提供客观的试验依据,采用该项技术对Ti6A14V合金进行氮离子注入,对注入层的成分、组织和性能进行了分析。结果表明:注入层中氮浓度的分布具有类高斯分布特征;在注入层中有TiN和非晶态相形成;注入层的显微硬度和摩擦性能得到了明显的改善。