静电陀螺维持真空的复合泵技术

静电陀螺仪的真空保持是影响其精度、可靠性和使用寿命的关键技术之一。结合消气剂和离子泵的各自优缺点,研制了一种由非蒸散型消气剂泵与冷阴极溅射离子泵组成的复合泵。采用(?)9mm×7mm的消气剂器件,消气剂泵最大吸气量≥6．3×10-3Pa·m3,确保离子泵在1×10-2Pa真空条件下启动,抽至ESG工作压力P=仅2分钟,而复合泵的寿命提高到100 000 h,为以前的5倍。

主动型氢脉泽物理系统的小型化

为实现主动型氢原子钟脉泽的小型化，对其物理结构进行了优化设计。其中，腔一泡结构、真空系统、C场线圈、束光学系统、磁屏蔽系统均被理论分析和优化设计，并进行了相关的验证实验。双真空结构设计有效地减小了氢脉泽的尺寸。在此基础上，对空间应用主动型氢原子钟的地面样机进行了研制，复合泵技术进一步减小了主动型氢原子钟的尺寸和重量。

极高真空校准室内残余气体的成分分析

用四极质谱计对316L不锈钢制作的极高真空(XHV)校准室在烘烤前、后的残余气体成分进行了分析。一个热阴极电离规(IE514)和一个四极质谱计(QMS200)连接在XHV校准室上。烘烤前,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有H2O、CO、H2、CH4和CO2。烘烤后,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有CO、H2、CO2和CH4。整个烘烤过程完成后2h,XHV校准室内的压力在室温下通过分子泵串联抽气机组抽至8.97×10-9Pa,用四极质谱计分析到的残余气体成分主要为H2和CO。整个烘烤过程完成后4h,打开非蒸散型吸气剂泵(NEGP)对XHV校准室抽气,结果表明NEGP对H2具有较大的抽速,但对碳氢类化合物(如CH4)和惰性气体几乎没有抽速。用NEGP对XHV校准室连续抽气72h后,XHV校准室内的压力从8.34×10-9Pa下降到9.12×10-10Pa。不锈钢XHV校准室内的残余气体成分中大量的CO和CO2主要来自于四极质谱计。

静态膨胀法真空标准校准下限延伸方法研究

影响静态膨胀法真空标准校准下限的主要因素是器壁放气,本文提出了使用非蒸散型吸气剂泵(NEGP)消除器壁放气影响来延伸校准下限的方法。NEGP对惰性气体无抽速,当以惰性气体作为校准气体时,NEGP既维持了校准室中的超高真空本底,又不改变校准室内惰性气体的气体量,从而保证气体静态膨胀时波义耳定律严格成立,使标准压力能够准确计算。这种方法将静态膨胀法真空标准校准能力的下限延伸到了10-7Pa量级。

主动型氢原子钟吸气剂泵的实验研究

为提高上海天文台的主动型氢原子钟真空维持系统——240 L/s钛溅射离子泵3～4年就可能出现的可靠性问题,研制了非蒸散型吸气剂泵和2 L/s小离子泵组成的复合泵。描述了复合泵的实验过程,吸气剂在450℃激活,在室温下吸收6.3 MPa.L的氢气后仍可达到5.9×10-5 Pa的真空度,2 L/s的离子泵电流工作在0.7μA,证明了复合泵可以维持主动型氢钟10年以上的正常工作。

小型锆吸气泵在真空靶室中的应用研究

本文主要介绍了锆吸气泵的原理,以及在真空靶室上应用锆吸气泵所获得的良好结果,为解决靶室静态真空保持问题提供新的思路和技术方法。

微/纳真空器件封装技术

极度微型化的微/纳真空器件要求专门的封装技术。论文综述了适用于微/纳真空器件封装的真空键合和电极互连技术,同时系统分析了一些相关技术,包括实现真空获得与维持的微型、可集成真空泵技术和非蒸散、薄膜吸气剂技术,监测器件工作环境的真空度测量技术,以及检测器件封装的真空检漏技术等。分析结果对微/纳真空器件的设计与工艺实现提供了有益参考。

小型化星载被动型氢原子钟研制

被动型氢原子钟在具有较好中长期频率稳定度和频率漂移率的同时,体积和重量较小,可作为高精度频率标准应用于卫星导航、频率计量等领域。下一代卫星导航系统的重要特点是高密度高集成度,对包含被动型氢原子钟在内的卫星负载载荷提出了更高要求。为此,降低体积重量的同时进一步提高性能指标是被动型氢原子钟的重要发展方向。经过长期理论探索和实验验证,在小型化星载氢原子钟研制方面取得了较好进展。通过小型化腔泡系统、小型化吸附泵、高均匀度C场和高性能磁屏蔽系统的设计,以及电路部分的紧凑优化,研制了小型化星载被动型氢原子钟工程样机。在压缩重量至13.5 kg以内的同时,频率稳定度提升至8×10-13t-1/2的水平,可满足当前卫星导航系统的时频信号需求,也可更好地服务下一代北斗卫星导航系统。

Ti-Zr-V吸气剂薄膜在管道的制备与真空性能研究

利用直流磁控溅射方法在单晶硅片和内径为22 mm、长度分别为500 mm和1500 mm的银铜管道内壁镀制了Ti-Zr-V非蒸散型吸气剂薄膜,并对镀膜管道的极限真空进行了测量。结果显示:在180℃下激活24 h后,镀制了Ti-Zr-V薄膜真空管道的极限真空度可以达到9.2×10^(−10) Pa。在关闭测试系统和离子泵的阀门后,系统仅依靠Ti-Zr-V薄膜的吸气依然能够维持在9×10^(−9) Pa很长时间。利用测试粒子蒙特卡罗法对薄膜的抽速和容量进行了分析和测量,结果显示,Ti-Zr-V薄膜对CO的初始粘附系数最大可以达到0.3,容量可以达到1.2个分子层。

钛泵的原理与故障分析

简单介绍了钛泵的工作原理。溅射离子泵在高电压和高磁场的作用下产生潘宁放电,吸附容器内气体分子达到真空的目的。由于设备老化或操作不当等原因,溅射离子泵会发生各种故障。本文列举了溅射离子泵的各种常见故障,根据工作机理分析了溅射离子泵发生故障的原因,并介绍了排除故障和维护保养的方法。对于钛泵的操作使用人员和维修人员具有一定的借鉴意义。

TiMo/ZrVFe吸气材料的制备和性能

采用粉末冶金真空烧结法制备TiMo/ZrVFe复合吸气材料。利用X射线衍射仪(XRD)、粉末粒度仪、动态流导法、振动实验等技术对材料进行分析,研究ZrVFe合金的粒度、物相及复合材料的组成对材料吸气性能和强度的影响。结果表明:提高ZrVFe材料中的Fe含量,能够生成更多有利于提高吸气性能的C15结构的Laves相(Zr(V_(x)Fe_(1-x))_(2))。优化比例后的Zr-24%V-8%Fe(质量分数)合金起始吸气速率达到1791 cm^(3)·s^(-1)·cm^(-2),是原Zr-24.6%V-5.4%Fe合金吸气速率(1206 cm^(3)·s^(-1)·cm^(-2))的1.5倍,随着吸气过程的进行,吸气速率下降较为平缓。Zr-24%V-8%Fe合金的添加量对复合材料的吸气性能和强度影响较大,随着添加比例的增加,材料的吸气性能逐步提高。当添加20%ZrVFe后,材料的起始吸气速率与TiMo吸气材料相比提高26.4%,且出现了理想的吸气平台。但是当添加比例为30%时,复合材料的强度下降,失重率达到2.48%。

一种新型小型化高抽速的复合吸气泵

本文介绍了一种高抽速体积小巧的由溅射离子泵和吸气剂泵组合而成的复合泵,其特别适用于超高真空实验室设备、便携式真空仪器等领域。其采用吸气剂泵作为主泵,用一个小型离子泵安装在吸气剂泵的支架内用来抽除吸气剂泵无法抽除的甲烷、惰性气体等,具有结构紧凑、体积小巧、便于安装和维护,抽速高等特点。