双驱动射频负氢离子源匹配网络设计与实验研究

随着磁约束聚变实验装置对中性束注入器的输出束流强度与脉冲时间的要求越来越高,开展高功率大面积射频离子源的研究迫在眉睫。为了实现大面积、高密度均匀等离子体放电,基于多驱动射频离子源的设计是当前的发展趋势,而阻抗匹配网络是射频功率源将最大功率输送至线圈并耦合至等离子体的关键,故对其结构设计和调谐特性的研究是不可或缺的。基于前期在单驱动射频离子源的研究基础上,结合双驱动射频离子源的放电需求,开展了双驱动阻抗匹配网络优化结构的设计与分析,通过实验中对匹配网络的调谐,成功实现了140 kW高功率和25 kW/1 000 s长脉冲的稳定运行。随后在等离子体稳定放电的基础上研究了两个驱动器之间的功率分配均匀性问题,实验结果表明了该匹配网络的优化设计合理可行,上下驱动器的射频功率分配基本均匀。

低温射频等离子技术对咽部间隙肿瘤切除患者疼痛及肿瘤复发的影响

目的:探究低温射频等离子技术对咽部间隙肿瘤切除患者疼痛及肿瘤复发的影响.方法:选取2016年2月至2021年3月期间因咽部间隙肿瘤在我院行手术治疗的患者62例作为研究对象.随机将患者分为对照组和观察组,各31例.对照组采用传统冷刀或热刀切除.观察组采用低温射频等离子技术切除.分析对比两组的围手术期相关指标、术前及术后3 d的疼痛程度和应激反应、术后1 m并发症及1 y内肿瘤复发情况.结果:观察组手术时长、住院时长、手术失血量和黏膜恢复评分均显著低于对照组(P<0.05).两组术前视觉模拟评分法(visual analogue scale,VAS)评分和皮质醇(cortisol,Cor)、前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)、P物质(substance p,SP)等血清学指标差异无统计学意义(P>0.05);术后第3 d,观察组的VAS评分及各项血清学指标均显著低于对照组(P<0.05).观察组的并发症发生率显著低于对照组(P<0.05).两组的复发率、无进展生存率和总生存率均无显著差异(P>0.05).结论:低温射频等离子技术能改善围术期指标,降低疼痛刺激,具有较高的安全性,且不增加瘤的复发率.

基于ICP的Ar等离子体干法刻蚀Ti/Ni/Ag薄膜

在电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺中,选择合适的刻蚀条件对Ti/Ni/Ag薄膜的刻蚀至关重要。使用氩气(Ar)作为刻蚀气体,研究了射频偏压功率、气体体积流量、腔体压强、刻蚀时间等多个参数对功率芯片背面Ti/Ni/Ag薄膜刻蚀深度的影响,并优化刻蚀工艺参数。实验结果表明,调节射频偏压功率和Ar体积流量可以显著影响刻蚀速率,进而对薄膜的微结构进行有效调控。通过优化工艺参数,在射频偏压功率300 W、Ar体积流量40 cm^(3)/min、腔体压强1.2 Pa、刻蚀时间50 min下,芯片Ti/Ni/Ag薄膜的刻蚀深度达到283.25μm,有效提升了刻蚀效率和刻蚀精度。

基于湍流模型的DC-RF混合等离子体流动及传热特性研究

直流-射频(Direct Current-Radio Frequency,DC-RF)混合等离子体具有高温、高化学活性等特点,在核用超细粉末材料制备领域有着广阔的应用前景。对这种混合等离子体的特性进行研究,可以为等离子体发生器装置的设计及稳定运行提供参考。本文采用k-ε湍流模型,对DC-RF混合等离子体发生器内的热等离子体的温度及流场空间分布进行模拟,并在此基础上分析了各工作参数对混合等离子体流动及传热特性的影响。模拟结果表明:提高DC弧电流、增大反应气及冷却气流量均能减弱混合等离子体发生器入口处的回流效应;提升RF线圈电流则能增加RF线圈附近的等离子体温度及高温弧区面积,但过大的气流量及过高的线圈电流会对发生器装置的正常工作产生不利影响。因此,需要合理调节各种工作参数来改变混合等离子体的流场分布,从而在保证装置稳定运行的前提下满足不同材料处理的需求。

等离子体处理对CFRP筒状件内壁活化效果的影响

为解决碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)筒状件内壁表面化学惰性较高导致与金属涂层结合强度差的问题,采用射频辉光放电对其内表面进行活化处理来提高其表面活性。通过接触角测试和红外光谱分析,探究等离子体处理气压、射频电源功率、处理时间和离子种类对活化效果的影响。结果表明,经射频辉光放电等离子体处理后CFRP筒状件内壁表面等离子体活化效果明显,表面能显著提高。其他工艺参数相同情况下,活化效果随气压增大先提升后降低,随射频电源功率和处理时间的增大而提高,以氧等离子体活化效果最佳。其中,在处理气压0.5 Pa、射频电源功率500 W、处理时间60 min、氧等离子体条件下效果最为显著,水和二碘甲烷的接触角分别由71.29°、49.36°降低到4.93°、5.39°,表面能从38.85 mJ·m^(-2)提升到74.73 mJ·m^(-2)。通过红外光谱分析,经等离子体处理后的CFRP中C-H和C≡C等非活性键被打断,带有C=O的醛基和羧基活性基团增多,浸润性大幅提高。活化后的CFRP基体与金属薄膜的膜基结合力由不足0.1 MPa提升至0.49 MPa。研究通过射频辉光放电对CFRP筒状件内壁表面进行活化处理,为制备高结合强度的金属涂层打下基础。

氧气等离子体处理提升InZnO材料及TFT电学性能和稳定性研究

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8.2cm^(2)/(V·s)提高到9.5cm^(2)/(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2.3×10^(7)提高到4.4×10^(7);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。

等离子工艺对Si抛光片粗糙度的影响

以低温低压低频等离子清洗活化原理为基础,采用控制单一变量法设计实验,研究了等离子体工艺中射频功率、O2、Ar以及Ar/H2等工艺气体参数对Si抛光片表面粗糙度的影响,为进一步改善表面粗糙度应尽量选定合适的射频功率、工艺气体种类与流量。

某石英器件内部封闭孔道的等离子清洗技术

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。

等离子体电感耦合光谱仪测定PTMEG中铁离子的含量

采用等离子体电感耦合光谱仪对PTMEG中的铁离子含量进行测定和探讨,在等离子体电感耦合光谱仪的方法的调试和优化条件下进行了精密度和加标回收率的实验,加标回收率达到94.16%~101.24%。研究表明,使用该方法便捷、快速、准确,能够很好地满足检验分析要求。

螺旋波等离子体推进研究进展

螺旋波等离子体推力器是一种新概念磁等离子体推进装置,以其电离率高、无电极烧蚀、寿命长、比冲高等优点受到国内外学者的广泛关注,该新型推力器在未来长寿命深空探测器和卫星的动力系统中具有广阔的应用前景。概述了螺旋波等离子体推力器的系统组成和工作原理、重点介绍了该推力器的研究进展、现状和关键技术,总结了国外在研的四种典型的推力器结构类型,并根据实际情况,提出了国内螺旋波技术在电推进领域的研究方向和发展思路。

用等离子体辅助分子束外延生长氧化锌单晶薄膜

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)方法,通过优化生长条件,在c平面蓝宝石(Al_2O_3)上生长出氧化锌(ZnO)单晶薄膜。使用反射式高能衍射仪(RHEED)原位监测到样品表面十分平整,X射线摇摆曲线(XRC)测得ZnO薄膜的<002>取向半峰全宽为0.20°,证实为ZnO单晶薄膜。室温下吸收谱(ABS)和光致发光(PL)谱显示了较强的激子吸收和发射,且无深能级(DL)发光。电学性能测量表明,生长的ZnO为n型半导体,室温下载流于浓度为7×10^(16) cm^(-3),与体单晶ZnO中的载流子浓度相当。

射频等离子体制备球形Mo粉的研究

本文通过射频等离子体球化处理工艺成功制备了微细球形钼粉,并研究了球化处理对粉末性能和加料速率对粉末球化率的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射和激光粒度分析仪对球化处理前后粉末的形貌、物相和粒度分布进行了测试和分析。研究结果表明:团聚的不规则钼粉经等离子球化处理后,得到表面光滑、分散性良好、球化率可达到100%的球形钼粉。粉末的粒度分布变窄,松装密度和振实密度显著提高,松装密度由1.58g/cm3提高到5.18g/cm3,振实密度由2.32g/cm3提高到6.68g/cm3。在其他工艺条件不变的情况下,随着加料速率的增加,钼粉的球化率降低。射频等离子体球化处理技术制备的高纯微细球形Mo粉适用于近净成形技术和粉末冶金等工业领域。

高频热等离子体合成超细ZrB_2和ZrC粉体材料

采用高频热等离子体工艺合成ZrB2和ZrC高温超细粉体材料,在热力学计算的基础上,采用XRD、FESEM、霍尔流量计表征产品的纯度、尺寸。结果显示,产品结晶较好纯度较高,平均粒径小于100 nm,松装密度分别为ZrB2 0.71 g/mL,ZrC 0.46 g/mL,实验室产量可以达到500 g/h。

低频RF-等离子体处理对医用不锈钢表面润湿性能的影响

以聚乙烯-乙烯醇(EVAL)为模型高分子,研究了等离子体处理前后不锈钢表面EVAL溶液的铺展润湿情况、EVAL膜的形貌及其结合强度。并建立了医用不锈钢表面润湿性和表面自由能、表面结构之间的关系。研究结果表明等离子体处理后,不锈钢表面的铺展润湿性显著提高。等离子体处理的最佳工艺条件为氮气,偏压100V,时间10min。最佳条件处理后,不锈钢表面EVAL膜均匀性、致密度以及涂层与基体的结合强度均得到明显提高。反射红外(ATR-FTIR)、原子力显微镜(AFM)、X光电子能谱(XPS)分析结果显示Ar、N2气体等离子体,尤其是N2气体等离子体预处理后,材料的表面自由能(尤其是极性分量)显著增大,润湿性增强。极性分量的增加与等离子体对材料表面的清洗、刻蚀以及活性化有关。

RF-Ar等离子体对聚乙烯薄膜的表面改性

采用射频辉光放电氩等离子体,在工作压力为20 Pa、功率为30W的条件下对低密度聚乙烯薄膜进行了不同时间的表面处理。借助静态接触角、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、差示扫描量热仪对薄膜改性前后的性能进行了表征及分析。研究结果表明:氩等离子体短时间(20 s)处理便可以有效改善薄膜表面的亲水性,处理时间大于20 s后接触角的变化并不明显;处理后的薄膜表面引入了大量的含氧及少量的含氮官能团;薄膜表面所形成的交联层阻挡了极性基团的翻转,有效延长了接触角的时效性;薄膜的表面形貌和结晶度发生了变化。

射频感应等离子体制备球形钛粉的成分分析

射频等离子体制备球形钛粉技术是利用等离子体炬产生的高温热将形状不规则的钛粉快速熔融成液滴,随后急冷,"冻结"成球形钛粉。通过射频等离子体球化处理前后的钛粉的粒度与粒径分布的测试表明,钛粉经过球化处理后,平均粒度基本上没有改变,而粒径分布相对变窄。实验通过随机对球化处理的钛粉进行X射线衍射谱检测,发现最终获得的球形钛粉没有物质结构和相的变化。C,O,H和N的含量有所降低,而Ti的含量略有所增加,可见射频等离子体的球化处理有一定的纯化作用。

射频等离子体制备球形粉末的数值模拟

为了解决射频等离子体球化制粉过程存在的监测困难和成本高问题,提出将射频等离子体视为磁流体(magneto-hydrodynamic,MHD),借助有限元方法分析等离子体的传热与流动。利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件Fluent,建立球化制粉过程的数值模型,采用k-ε模型计算流场和温度场,通过离散相(discrete phase model,DPM)模型研究颗粒的运动轨迹来探讨球化率和收粉率的问题。结果表明:等离子体炬中心区温度高达10 148K且具有极大的温度梯度,球化处理可以获得球形度高、结构致密的球形粉末;提高送粉率使单位时间内温度场内的颗粒增多,球化率下降;粉末粒径越大,受重力场作用越大,颗粒更趋向沿轴向快速通过等离子炬;湍流作用下粉末的杂乱运动是收粉率低的主要原因。数值模拟可以为等离子体球化制粉技术的推广提供理论指导。

用于中性束注入的大功率射频离子源激励器研制

建立了一个等离子体射频激励器,工作气体为氢气,工作气压为0.3Pa,激励器陶瓷桶直径300mm,工作频率1MHz。实现了RF等离子体激发放电,在输入射频功率16k W条件下,采用朗缪尔探针测得的等离子体密度>10^(18)m^(-3),初步建立了一个RF等离子体源实验平台。

射频等离子体法制备类金刚石薄膜

利用射频等离子体化学气相沉积法,以丁烷、氢气和氩气的混合气体为原料,在Φ200mm锗基片上沉积出均匀的类金刚石薄膜。研究类金刚石薄膜的特性及工艺参数对其性能的影响规律,给出应用于红外装置中的类金刚石薄膜镀膜元件光谱性能。

高频等离子体气相反应合成氮化硅超细粉系统的热力学分析

本文采用Solgasmix-PV计算机程序计算了气相反应合成氮化硅超细粉的Si-N-H-Cl四元系的多相平衡。从理论上考察了温度、氮气、氢气、氨气流量对平衡时氮化硅摩尔数的影响。 本文还介绍了依据热力学分析,用高频N_2等离子体作为热源,NH_3、H_2、SiCl_4为反应气体合成Si_3N_4粉末的实验结果。高压电镜观察表明粉末粒度小于0.μm。化学分析测出的粉末组成为:N>37、O<3,C<0.1,Fe<0.01、Al<0.01、Ca<0.01、Mg<0.01(wt％)。粉末呈白色,非晶态。