电子轰击材料出气性能

固体材料在大气中会溶解、吸附一些气体,当材料置于真空环境下,就会因气体解溶、解吸、电子轰击等而发生放气。电真空微波器件广泛应用于加速器、卫星通信、可控热核聚变、全球定位及未来军事前沿的高功率微波武器等方面,其制造过程中非常关键的步骤是真空获得。为提高微波电真空器件研制过程中的管内真空水平,本文研制了高精度真空材料放气测试装置。系统采用小孔流导法测试出气率,极限真空低于5.0×10^(-7)Pa。利用本装置进行了电子轰击材料出气的试验研究。实验表明无氧铜在脉冲电子束轰击下出气速率与电压、频率、脉宽成正比;电子轰击的材料暴露大气后,在电子束轰击下出气速率在短时间内迅速降低到以前的放气率水平。采用四级质谱仪对电子轰击时真空室内的残余气体成分进行了分析,其主要成分为H_2(2),其它成份依次为H_2O(18),N_2(28),和CO_2(44)。对电子轰击材料出气机理进行了分析。金属电离规管进行的电子轰击除气实验研究也证明了这些实验结果。因此利用热阴极或电子枪作为电子发射源,对微波电真空器件收集极、阳极等金属材料进行电子轰击除气,将是制造长寿命高可靠微波电真空器件所必要且可行的方法。

航天器材料出气动力学测试方法应用综述

为了精确地预测污染物对卫星系统性能的影响,许多国家制定了相应的航天器材料出气动力学测试方法,其中美国材料与试验协会(ASTM)制定的ASTM E1559航天器材料出气污染特性测试标准更为先进。此测试方法与以往实验方法相比,可以对材料出气特性进行原位测量,并且可以获得与时间和温度相关的沉积动力学模型。文中介绍了几种常用的航天器材料出气动力学测试方法,着重介绍了ASTM E 1559测试方法的主要内容,基于这种方法的国内外的应用,最后对该方法进行分析得出:该方法可以进行原位测试,可以获得不同温度敏感表面的沉积特性,温度变化范围广,低温可达90 K,并且基于该方法,利用四极质谱仪可以对污染成份进行实时的分析,对我国基于ASTM E 1559实验方法应用具有参考价值,有助于提高我国对航天器材料出气污染预估水平。

真空系统金属合金材料出气对压升率影响

目前,随着我国对于真空室洁净度以及真空度的要求不断加大,真空系统金属合金材料出气压升率的影响研究也越来越被人们重视,低压升率意味着处于高真空状态下,低的压升率能够充分保证各金属元器件的使用寿命及其质量,对于真空烘烤炉的发明是该机理的最广泛应用。真空烘烤炉的主要气体来源,来自于炉内高温环境下的金属材料出气,因此,对于真空系统环境金属合金材料出气对于压升率的影响极大。因此,本文旨在研究已经组装成的真空烘烤炉,分析炉内高温状态下金属合金材料出气对于压升率的影响。

星载大功率固放组件中常用基板材料的出气及其微波特性研究

随着星载大功率固放组件复杂度和输出功率的不断提高,因其内部材料出气而导致产品性能异常的情况时有发生。以大功率固放组件常用介质基板材料出气产生的水汽、氢气和氧气作为研究对象,研究了高功率微波信号作用下基板材料出气气体对大功率固放组件微波特性的影响;对出气的气体成分进行了定量测试试验验证,随后通过真空烘烤对基板进行除气处理;首次结合产品应用和环境试验进行了补充试验,通过增加长期和高温储存试验来模拟实际工况;试验结果表明除气措施可有效降低基板材料出气气体的含量,降幅超过79.1%;最后选取一组试验后的测试试验数据对基板除气的有效性进行了仿真验证,为星载大功率固放组件的进一步优化奠定了基础。

不锈钢材料在真空炉高温除气后的出气性能比较

根据兰州重离子加速器冷却储存环真空系统(HIRFL-CSR)材料处理工艺要求,需要对所有不锈钢元件进行真空炉高温除气处理以降低材料出气率。本文通过一组实验测试数据,介绍了采用除气处理工艺和未经除气处理的不锈钢材料出气情况对比,证明采用真空炉除气处理工艺可以使材料内部的H2、CO、CO2等组分大幅度减少,从而获得较低的材料出气率。

卫星热试验舱内污染监测及烘烤出气方法研究

目的通过卫星热试验过程中采取烘烤出气措施后舱体内部污染状况分析,为卫星试验过程中污染控制工作提供有效方法。方法使用石英晶体微量天平(QCM)及真空度测试系统,对星内污染沉积量与真空度进行实时监测,比较卫星高温静置工况前后沉积量与真空度测试量值的变化。结果整个热试验过程中星内污染出气沉积量为1.8×10-5g/cm2,高温静置工况星内污染出气沉积量为5.67×10-6g/cm2,高温静置工况开始前星内真空度为2.9×10-2Pa,第一次高温循环工况开始时星内真空度为2.3×10-3Pa。结论整个高温静置工况星内污染出气沉积量约占整个热试验过程中的30%,且使得星内真空度由10-2Pa的量级降低到10-3Pa的量级,因此高温静置烘烤措施能够有效去除卫星材料出气污染。

阻燃型低温绝热纸的出气速率和出气成分测试

低温绝热纸是制造多层绝热低温容器的重要材料之一。在真空条件下绝热纸的出气速率影响低温容器的真空性能,是低温容器设计的重要依据。介绍了低温绝热纸测试装置的设计及技术指标,利用静态法测试了阻燃型低温绝热纸的出气速率和出气成分,给出了试验数据。

航天器导热脂出气性能试验

利用自行研制的空间出气分子污染低温凝结效应环模测试设备,原位、定量测试航天器导热脂的出气性能,给出相应的实验测试数据和分析结论,并结合以往星上数据分析了该材料在航天器上使用的可能性,为该类材料在航天器上的使用提供设计依据。

真空热试验中材料放气的放气量及其导热问题

材料放气是真空热试验中常见的现象,文章分析了材料放气的过程和机理,给出了计算放气量的两种方法。对于平缓的材料出气过程,从气体扩散的角度,利用费克第二定律求解得到了平板材料模型的气体浓度分布,并由此计算出放气量;对于短时间内的剧烈放气过程,是根据放气后的抽气试验数据拟合出抽气曲线,以此反算放气量的大小。文章最后还分析了由于放气而引起的低压气体导热过程,为真空热试验中的相关问题提供了理论分析依据。

轨道分子屏出气对尾区真空环境影响的理论计算

运用稳定分子流密度非平衡态理论，推导了几种分子屏出气形成的气体密度和压力分布计算式，给出了数值结果。

兰州重离子冷却储存环10-10 Pa 大型超高真空系统

形成并成功地实施一套完整的超高真空获得方案,以满足兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSL)6×10-9Pa超高真空度的要求.这套方案包括合理选择和配置真空排气系统及其他设备、合理选择材料、采用真空炉除气及在线烘烤等有效措施及大幅度降低材料出气率等.首先在样机上获得了5×10-10Pa的超高真空度,然后将样机的成功经验应用于HIR-FL-CSR大型超高真空系统.目前,已建成的各子系统真空度达到了(2×10-9～4×10-10)Pa.

一种磁选态铯束管的真空设计方法

密封铯束管是铯原子钟的物理部分,也是一种电真空器件。但是有关铯束管的真空设计方法在文献中很少讨论。本文提出了一种设计方法,该方法基于物理及使用要求。首先根据铯原子束流强度与铯束管内压强关系,得出铯束管的工作压强应当满足的范围,在此基础上以铯束管的静态放置时间的要求为依据,定出材料单位面积平均出气率,进而对溅射离子泵的抽速和结构提出要求。文章内容无论对磁选态还是对光抽运密封铯束管的设计都具有参考价值。

敏感器件表面可凝结污染物的分析研究

空间环境下,材料出气产生的可凝结物质极易粘附于敏感器件表面形成污染。本文研究了空间模拟环境下敏感器件因污染引起表面电阻增大的负面现象。为进一步控制表面电阻增大的现象,达到污染防护和控制的目的,建立了一整套敏感器件表面可凝结污染物成分分析的方法,对表面的可凝结污染物进行定性分析。结果表明:引起表面电阻增大的主要污染源有硅橡胶GD414、704胶、电连接器内白色绝缘体、电连接器内红色绝缘体等几种材料;沉积到滑环表面上的主要成分有苯、邻苯二甲酸脂、环己胺、聚硅氧烷等,这些物质沉积到器件表面,可明显增大表面电阻。因此,建议使用过程中,考虑更换低出气率的材料,对一些必须要用的材料,在其结构设计中应考虑污染的因素,避免材料直接面对器件表面,以及使用前进行适当的预出气处理。

HIRFL-CSR磁元件真空室样机的研制

从结构设计和真空获得两方面介绍了HIRFL-CSR磁元件真空室样机的研制过程,给出了力学计算和实验结果。样机达到了10-10Pa的超高真空度,研制结果表明HIRFL-CSR工程大型超高真空系统获得6×10-9Pa的设计指标是可行的。

200-1000km轨道极高真空分子屏尾区压力的数值计算

计算了在200～1000 km 低轨道自由飞行的平板型分子屏后实验区的压力分布。计算中考虑了分子屏和翼材料出气对实验区压力的影响。结果表明:分子屏提供了非常好的极高真空环境。但轨道高度从200 km 升高到1000 km 时,压力降低不大。

采用等离子干燥工艺提高镀膜附着强度稳定性

镀膜工艺设计应能有效脱附物理和化学吸附,才能保证附着强度工艺稳定性。设备运行后腔室内表面沉积物增加,通过分析变化影响探索出一种等离子干燥工艺方法,应用后提高了生产效率,保证了薄膜电路金属叠层间附着强度生产稳定性,满足产品工程应用的可靠性要求。

紫外辐照影响硅橡胶分子污染过程的实验研究

在ASTM E1559标准测试方法的基础上,分别针对紫外辐照污染源和紫外辐照污染沉积面两种情况下的硅橡胶分子污染过程开展实验研究。利用石英晶体微量天平测试污染沉积量,利用质谱测试分析出气成分,利用表面测试分析污染沉积物的特征。研究发现,紫外辐照对污染出气和污染沉积过程均存在显著的增强作用:对污染出气过程,紫外辐照增加了材料出气量,并改变了出气产物成分组成;对污染沉积过程,紫外辐照下污染物分子在沉积表面发生固化,增加了总污染沉积量,并导致沉积物脱附难度增加。

EAST真空室内巡视系统的真空性能研究分析

介绍了EAST真空室内巡视系统(IVVS)系统对EAST真空室第一壁进行巡检操作的工作原理,并基于系统部分材料出气率测试对其真空性能进行了分析。获得了在有效抽速为1064L·s^(–1)的条件下,IVVS系统试验样机所采用的真空容器的极限真空度为3.37×10^(–3)Pa。为优化IVVS真空性能,结合材料放气率试验,将部分材料更换为放气率低的材料,对系统进行烘烤处理,并对其中的相关结构提出了优化方案。优化后系统的真空性能有明显提高,在同等抽速条件下的极限真空度在1×10^(–4)Pa范围内,能够满足EAST接受的真空环境要求。此外,抽气机组增添低温泵可以更进一步提高系统的真空性能。