AlGaAs光电阴极表面清洗技术研究

针对高Al组分AlGaAs光电阴极设计了不同清洗方法,通过XPS对不同清洗条件下的材料表面元素成分进行了测试分析,并结合SEM和高倍显微镜对光电阴极材料表面缺陷进行了分析研究。在超高真空腔体中进行了透射式AlGaAs光电阴极及其像增强管的制备,测试了器件的光谱响应曲线和图像质量。结果表明,采用H_(2)SO_(4)/H_(2)O_(2)/H_(2)O溶液和HCl/H_(2)O溶液的化学清洗工艺,结合等离子体物理清洗工艺,可有效去除AlGaAs表面的氧化物、有机颗粒和杂质C,提升器件的光谱灵敏度和图像质量。

不锈钢管道的比放气率研究

不锈钢管道的比放气率是超高真空系统设计的关键参数,降低比放气率是提高真空度的有效方法之一。在西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)的重离子升级工程中,重离子同步环真空管道内要求达到超高真空度(10−10 Pa量级),要求不锈钢管道的比放气率不超过1.5×10^(−13)Pa·m^(3)/(s·cm^(2))。文章通过研究降低不锈钢管道比放气率的方法,得到一套不锈钢管道处理方案,使得不锈钢管道的比放气率不大于此数值。降低比放气率的方案包括三个关键问题,即不锈钢材料的选取、真空炉高温烘烤方案选择和加热带烘烤方案选择。论文设计了实验方案,定制加工了四根相同尺寸的不锈钢实验管道,304和316L两种材料各两根,四根管道分为两组分别进行真空炉500℃和950℃烘烤,每根管道做四次加热带烘烤实验,烘烤温度依次设定为150℃、200℃、250℃和300℃,并测量每根管道最终的比放气率。为测量不锈钢实验管道的比放气率,搭建了一套比放气率测试平台。测量结果表明,加工厂家提供的304和316L两种不锈钢材料的初始管道比放气率的大小与材料种类无特定规律;实验中真空炉或者加热带的烘烤均能使比放气率降低1~2个数量级;管道依次进行真空炉950℃烘烤和加热带300℃烘烤之后,比放气率可以达到5×10^(−14)Pa·m^(3)/(s·cm^(2))以下,满足XiPAF重离子升级工程要求。

Development of a high-power and ultra-high-vacuum waveguide coupler working at C/X band

Waveguide directional couplers working at 5.712/11.9924 GHz are developed. Even holes symmetrical to the structure are drilled along the central line of the narrow-wall of the waveguide, which are used to couple the electromagnetic power from the main-waveguide to the sub-waveguide. The final prototypes have achieved satisfactory performances of high-power, ultra-high-vacuum and high-directivity. The microwave measurement results are also qualified.

超高真空光学显微系统的设计

电子显微镜等仪器是研究材料微观形貌的重要工具,常工作在真空环境。为了快速瞄准电子显微镜测量的目标区域,有必要引入一种辅助光学显微镜,直接提供样品区域的空间图像。文章介绍了一种用于超高真空环境直接观测的超高真空光学显微系统的设计,光学显微物镜具有21.8mm的长工作距离,实现了40倍的光学放大和实测横向1.28μm,纵向1.59μm的高分辨率成像,足以辅助多种电子显微类仪器装置搜索目标区域。该物镜分为两个镜组,其中前镜组在超高真空内,后镜组在超高真空外,前后镜组距离680mm,并通过真空六维调整架控制整个显微物镜对目标样品进行扫描,对改进电子显微镜的探测效率起到非常明显的效果。此外,该显微镜也可应用于真空机械剥离等其他需要光学辅助的系统。

分子束外延设备国内外进展及展望

分子束外延(MBE)设备具有超高真空、超高精度、超高均匀性薄膜沉积等特点,是化合物半导体材料、器件制造的核心工艺装备,被广泛用于固态微波射频器件、半导体激光器、探测器等外延薄膜制备。本文在简要介绍MBE设备及技术特点的基础上,首先详细阐述了Riber、Veeco、DCA等国际知名厂商的MBE设备发展历程及产品现状;接着对中国电科48所(CETC48)、沈阳科仪(SKY)、费勉仪器(FERMI)等国内代表性厂商的MBE设备国产化进展情况进行介绍;最后对MBE技术的未来发展趋势进行了展望,并指出当前MBE设备国产替代恰逢其时,需要抓住机遇,克服挑战,快速推进我国MBE设备的技术迭代和产业化应用,为我国科技自立自强提供重要支撑。

长沙至衡阳低真空管道磁浮线路方案动力性能评估

低温超高真空管磁悬浮是当前世界各国争相发展的超高速交通方式之一。目前,该研究正处于起步阶段,有必要对其动力性能进行评估。以长沙至衡阳低真空管道磁悬浮试验线为例,建立低温超导电动悬浮制式的车辆-线路耦合模型,分析磁浮车辆通过该段线路时的动力性能。首先,计算得到以1 000 km/h速度运行时的车体垂向和横向加速度、悬浮力及导向力情况。在此基础上,绘制各动力性能指标的频数直方图,分析其在不同区间的分布情况,研究各动力性能指标随曲线半径的变化规律。研究结果表明,磁浮车辆通过长沙至衡阳线路时,计算得到的车体垂向和横向加速度均低于舒适性限值,动力性能满足要求;从车辆动力性能角度来看,缓和曲线长度设置为1 400 m合理;曲线半径20 000 m、车速1 000 km/h与横坡为16°相匹配,各项动力性能指标较优。研究结果可为超高速磁悬浮线路设计提供参考建议。

超超临界高铬转子的工程化制造

在国内外均使用ESR钢锭生产超超临界机组高铬转子的大环境下,采用VCD冶炼技术,解决了成分偏析、开裂及致密性、晶粒细化及均匀化控制、力学性能等问题,成功交付了四支高铬转子,其化学成分、无损检测及性能完全符合交货要求,实现了小批量稳定制造。

低真空管道磁悬浮试验园区通信方案研究

低真空管道超高速磁悬浮列车具备高速、低能耗、低污染等特点,其应用将推动“超级城市群”的资源优化配置,提高人员及货物流动性,加速经济发展,实现清洁低碳、高效快速出行的新型交通运输方式。在试验线建设过程中,通信设计应满足试验园区智能化、数字化的统一管理需求,为园区提供安全防护、系统互通互联、实时监控等服务。本项目在试验控制中心设立数据中心,为园区各系统提供统一调度平台。

超高压处理预调理猪肉馅工艺优化及贮藏品质变化

目的 采用超高压处理预调理猪肉馅,以减少其初始微生物数量,延长其货架期。方法 以真空包装预调理猪肉馅为原料,分析肉馅经不同时间和压力的超高压处理后于4℃下贮藏12h内的菌落总数变化情况。采用响应面试验优化超高压处理的工艺条件,分析最佳超高压处理工艺条件下真空包装预调理猪肉馅贮藏期间的品质变化情况。结果 得到了常温下超高压处理的最优参数,作用压力为207 MPa,作用时间为15 min。在该超高压处理条件下真空包装预调理猪肉馅的菌落总数、TVB-N值、TBARS值、pH值较未经超高压处理组的上升速率慢,且色差、质构劣化程度低。结论 采用超高压处理可使真空包装预调理猪肉馅在4℃条件下的货架期达到14 d。

真空管超高速磁浮交通系统平面曲线参数运动学分析

针对真空管超高速磁浮交通系统线路设计实践,考虑真空管道构造特性和选线灵活性,基于舒适度指标,分析平曲线参数控制因素,确定了曲线半径、缓和曲线长度取值,基于刚体运动学模型,利用质心运动定理和动量矩定理,建立车辆动力学基本方程组,对超高速条件下支撑力和导向力进行估算,分析支撑力和导向力与缓和曲线线形及欠超高之间的关系。研究结果表明:横坡与侧向加速度是影响最小曲线半径取值的关键因素,对于1000 km/h设计速度来说,最小曲线半径的取值范围为9880~138900 m;缓和曲线最小长度取值应同时满足侧向冲击、垂向冲击和舒适度指标要求,在设计速度为1000 km/h时,缓和曲线最小长度推荐取1120 m;由公式计算得出的支撑力和导向力随速度变化规律与欠超高变化趋势相同,缓和曲线线形影响支撑力和导向力变化方式,但不影响曲线上支撑力和导向力的最大值。研究成果可为真空管超高速磁浮交通系统线路设计提供参考。

1000km/h真空管磁浮纵断面参数取值研究

研究目的:真空管超高速磁浮是实现超高速轨道交通发展的重要方式,本文基于1000 km/h速度需求,参考高速磁浮、高速铁路系统研究成果,展开选线设计中纵断面参数分析并给出纵断面参数建议值。研究结论:(1)考虑安全因素和运行控制系统的特点,真空管超高速磁浮线路纵坡不宜大于50‰;(2)综合考虑速度、垂向加速度、纵坡、横坡、平曲线半径的影响,最小竖曲线半径一般不宜小于78000 m,困难条件下不宜小于65000 m;(3)考虑超高速运营需求,线路竖曲线间应设置缓和曲线,缓和曲线线形建议采用三次抛物线,其最小长度一般条件下不宜小于560 m,困难条件下不宜小于335 m;(4)本研究成果可以应用于超高速磁浮项目工程线路设计。

半导体制造装备用阀门技术发展现状

针对目前国内半导体制造装备用阀门研究极少和国产化所面临的诸多困难,对半导体制造装备用阀门的技术发展水平进行了综述,介绍了半导体制造装备用阀门的主要制造工艺和设备以及目前国内外超高真空阀门的研究现状,总结了半导体制造用阀门具有高洁净度、长寿命、超高真空密封性能和精密控制等显著特点;指出了实现国产化面临着磨损粒子产生机理不明、缺乏相应长寿命的配套件和产品技术标准缺失等主要挑战,并对半导体制造装备用阀门国产化的开展给出了具体建议。

基于仿真的M54超高强度钢真空自耗重熔工艺优化

采用Meltflow-VAR软件,选取稳态熔速为3.6、3.9、4.2、4.5、4.8、5.1 kg/min六种工艺曲线,对M54超高强度钢Φ660 mm大锭型真空自耗重熔工艺进行仿真。计算结果表明,随熔速增加,熔池深度和体积增加,熔速4.8 kg/min及以上熔池与结晶器完全接触,冷却效果得到改善。一次枝晶间距随熔速增大单调上升,局部凝固时间和二次枝晶间距在3.6~4.8 kg/min范围随熔速增加下降、在4.8~5.1 kg/min无明显变化。选取4.2 kg/min熔速开展工业化试制验证,熔池形状与计算结果吻合良好。钢锭宏观偏析程度较低,但微观偏析(枝晶偏析)的程度可达30%以上。微观偏析在有二次枝晶结构存在的位置与二次枝晶间距正相关,在无二次枝晶结构的位置与一次枝晶间距正相关。综合考虑熔速对熔池形状、枝晶间距、元素偏析的影响,建议稳态熔速优化为4.8 kg/min。

激活后的NEG薄膜在氖气保护下的应用研究

NEG薄膜目前已成为新一代同步辐射光源储存环真空室表面处理的主要手段,HALF光源拟采用镀Ti-Zr-V NEG薄膜的方式以满足储存环真空度的设计要求。在一些情况下,需要打开真空室以更换某些故障件或安装插入件等,这将使NEG薄膜暴露大气,严重损伤薄膜的吸气性能及使用寿命,此外也需要数周时间使真空度恢复到原有水平。因此采取向真空室充入Ne气的方法能在一定程度上保护激活后的NEG薄膜,从而避免再次激活薄膜以延长使用寿命和节省时间,另外进行了充入N_(2)的对比实验。结果表明,充入Ne气后,真空度恢复后能满足静态真空度的要求,无需激活,从而延长NEG薄膜的使用寿命并且节省时间。而充入N_(2)后,真空度恢复后达不到静态真空度的要求。但通过低温激活,NEG薄膜均能恢复一定活性并达到静态真空度要求。相对于N_(2),在Ne气保护作用下真空度恢复的更好。通过对残余气体的分析,发现低温激活前后Ne的含量均极低,对束流的稳定性不会产生影响,进一步证明了充入Ne气的可行性。

超高真空计微弱离子流检测技术研究

在超高真空环境下,Bayard-Alpert型电离真空计通过电离气体分子得到的离子流信号十分微弱,且极易受到干扰。介绍了一种用于超高真空测量的微弱信号检测系统,包括测量电路、调零电路与处理模块。该系统采用高精度放大器与高绝缘继电器,可以实现微弱信号的精密放大,满足mA级至亚pA级范围的宽量程电流信号检测;能够自动完成测量档位的切换、系统调零、数据处理与真空全压力值计算,测量下限可达10-13A量级,可用于超高真空计离子流的精确测量,具有良好的线性及稳定性。

二氧化钛表面接触电位差测试设计与分析

作为光催化剂模型材料的金红石型二氧化钛(110)结构,同时针对金红石型二氧化钛(110)提出了接触电位差(CPD)的2种测试方法,包括二次扫描法与原子追踪2D测试法。基于超高真空超低温调频原子力显微镜与开尔文探针力显微镜(UHV-ULT-NC-AFM/KPFM)测试技术,通过对探针的修饰,完成了金红石型二氧化钛(110)表面CPD的表征。实验发现由于Smoluchowski效应,二氧化钛(110)表面台阶上CPD可减少0.2 V,同时研究了CPD减少与光催化活性的关系。为后期相关研究实验奠定了基础。

基于模糊数学评判法优化斑点叉尾鮰的腌制工艺

以斑点叉尾鮰为研究对象,运用超高压和滚揉结合方式探究不同压力和腌制时间对腌制斑点叉尾鮰的色泽、气味、组织形态、弹性和黏聚性的影响,进行响应面优化实验,对实验结果进行分析及模糊数学综合评判感官分析。结果表明,超高压压力200 MPa、真空滚揉压力0.08 MPa、腌制时间20 min为腌制最优工艺,此时腌制鱼肉肉质滑嫩,组织形态紧实不松散,风味极佳。

低真空管道超高速磁浮列车气动问题系统配置初探

低真空管道超高速磁浮系统是将低真空管道和高速磁浮技术结合的新型超高速地面交通系统,可有效降低列车超高速运行时的气动阻力及气动噪声,实现800~1000 km/h甚至1000 km/h以上的运行速度。本文探讨了低真空管道超高速磁浮列车空气动力学数值模拟方法,研究了管道压力、管道面积、列车速度对低真空管道超高速磁浮列车气动阻力、气动升力、气动噪声源、管道交会压力波、发热设备温度等空气动力学性能的影响规律,并针对低真空管道超高速磁浮系统典型场景进行了初步工程化探讨。研究表明:当列车速度为600 km/h时,管道常压–管道面积100 m^(2)和管道压力0.3 atm–管道面积40 m^(2)的配置具备工程可行性;而管道压力0.3 atm–管道面积100 m^(2)下的设备散热存在问题,工程可行性存在一定挑战;当列车速度为1000 km/h时,管道压力0.3 atm–管道面积100 m^(2)下的设备散热问题显著,工程可行性挑战较大;若进一步降低管道压力,设备散热与气密强度设计难度将进一步加大。

分级真空管道交通系统气动能耗分析

真空管道交通系统通过营造密闭低气压环境实现列车超高速节能运行。为了实现列车明线与真空管道运行的无缝连接,设计了分级真空管道交通系统,采用分隔门将管道系统分段,合理调整各管段内初始气压,列车通过管道系统过程中调整分隔门的开关使相邻段气体混合,实现列车常压与低压环境运行的合理过渡。参考理想气体功能理论,采用数值计算的方法分析管道-列车系统气动能耗,探讨分级真空管道参数对气动能耗的影响规律。结果表明:选取合理参数,系统降低的气动阻力能耗大于真空势能损失,可实现气动节能;当布置过渡管段、设计较大阻塞比、较长中间管段,系统气动节能效果较好。以气动节能效果为设计标准的分级真空管道交通系统参数设计体系,可为未来超高速运输发展,以及真空管道的设计和运营提供新的思路和参考。

不同处理核桃雄花中多酚类化合物的变化

为探究不同处理后核桃雄花中多酚类化合物的变化,该试验对新鲜采摘的核桃雄花进行不同处理后提取多酚类物质,在DiKMA Platisil ODS色谱柱、乙腈/0.1%甲酸水流动相梯度分离、电喷雾离子源正负离子模式下进行高分辨率四极杆飞行时间质谱检测。结果表明:共鉴定出41个多酚类物质,鲜样和真空冷冻干燥样中含有的异鼠李素、高黄芩素、瑞香素等为自然晾干样中未检测到物质,而肉桂酸和7-羟基香豆素为自然晾干后核桃雄花独有成分。真空冷冻干燥核桃雄花的酚类物质与鲜样接近,而自然晾干样品因发生褐变与前两者存在一定差异。