超导高频铜腔镀铌研究进展北大核心CSCD

随着粒子加速器超导高频技术的发展,超导高频腔的加速梯度与Q0值已接近纯铌材料的极限。然而,相比纯铌材超导高频腔,铜镀铌腔具有热稳定性高、机械稳定性高、对于直流磁场不敏感、RF性能和热性能可分离、优化的BCS电阻等优点。但目前铜镀铌腔在中等加速梯度(10~15 MV/m)下有较为严重的Q值下降,而且随超导腔的频率增加其下降趋势增大。近年来,镀膜超导高频腔的研究热点主要集中在:①通过采用能量更高的沉积技术,如:高功率脉冲磁控溅射、阴极电弧法、电子束等离子体蒸镀法、激光脉冲沉积等方法,降低薄膜内缺陷,提高薄膜的致密度,薄膜与衬底的结合力;②通过研究薄膜中氧、氢等杂质含量对表面剩余电阻等的影响,进而分析引起Q值下降的原理;③研发性能更优的多层膜结构以及新型沉积方法等。铜镀铌腔在LEP、LHC等粒子加速器中已经得到应用,并且稳定运行多年,证明其工程应用的可靠性与实际意义。     

1.3 GHz高频铜腔磁控溅射镀铌工艺研究北大核心CSCD

相比于纯铌超导高频腔,铜腔内壁镀铌超导腔具有对直流磁场不敏感、热稳定性高、造价成本低等一系列优点,并且铜腔镀铌工艺是铜腔表面制备Nb3Sn、NbN以及超导-绝缘-超导(SIS)复合膜的基础。因此使用直流磁控溅射法在铜基底高频腔内壁进行铌膜沉积,以探索铜腔镀铌工艺。并借助于FIB、SEM、XRD对铌膜的内部缺陷、表面形貌、晶相结构进行表征分析。研究结果显示:通过控制镀膜真空室的洁净、降低镀膜时间和放电气压,以及控制磁环的运动方式,获得了铜腔轴向分布均匀,Tc值达9.26 K,表面连续性较好的铌膜。铜镀铌腔垂直测试结果显示,腔性能在Q0>108下达到了5 MV/m,对应峰值磁场24 mT。该结果为后续进一步改善镀铌质量,提高镀膜超导腔性能,以及尝试在铜基底上进行其他超导材料(NbN、Nb3Sn)的镀膜奠定了良好的基础。     

铌酸钾钠无铅压电陶瓷薄膜的制备方法研究

铌酸钾钠无铅压电陶瓷薄膜具有居里温度高、机电耦合系数高、介电常数低等优点,制备方法种类繁多。综述了铌酸钾钠薄膜的制备技术,包括溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积法和磁控溅射法等;讨论了铌酸钾钠薄膜各种方法的制备工艺与功能性质的关系等,指出了各种制备技术的优缺点及发展现状;最后提出了目前铌酸钾钠薄膜制备及应用中存在的一些问题及今后的发展方向。     

脉冲激光沉积中高能量密度激光密度对Cu_2Se热电薄膜成分与性能的影响（英文）

本工作提出了脉冲激光沉积法生长Cu2Se热电材料薄膜中维持较高的激光切削能量密度对于实现薄膜与靶材成分等比例传输的重要性。使用较高的脉冲激光能量生长的Cu2Se薄膜具有纯的?-相,并具有与靶材相近的化学组分。这主要是因为较高的激光能量可以更加有效地引起等离子体对激光-固体直接作用的屏蔽,这可以使得靶材中的铜和硒元素的激光切削量更加接近靶材的化学计量比。由于硒具有较高的蒸汽压,降低激光能量会加强激光与固体的直接作用,从而更有效地切削硒元素,导致所沉积薄膜中产生铜缺陷。进一步讨论了所使用的氩气背景气体压力对于所生长的Cu2Se薄膜热电性能的影响。当使用高激光能量低背景气体压力时,所生长的薄膜具有最佳的热电性能。     

增强型脉冲离子源镀制DLC薄膜拉曼光谱研究

本文利用增强型脉冲电弧离子源在硅基底上沉积类金刚石薄膜，拉曼光谱分析表明DLC薄膜中sp^3键含量比不加磁过滤装置时脉冲离子源所镀的类金刚石薄膜高，折射率更接近金刚石折射率2．4并且光学带隙也增大，证明用增强型脉冲离子源镀制的类金刚石薄膜sp^3键含量提高，性能得到了很大改善。     

北京正负电子对撞机重大改造工程超导腔恒温器静态热负荷分析

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)采用了频率为500 MHz的单cell超导纯铌腔作为加速腔.通过有限元分析的方法对超导腔恒温器各部件进行热模拟和分析,并将模拟分析结果与超导腔的水平测试结果进行比较验证,确认数值分析结果为可信的,且得出对备用超导腔恒温器设计、加工和运行具有指导意义的结果.     

脉冲真空放电离子密度的测量

由于采用脉冲放电沉积技术能够克服连续电弧离子镀沉积时产生的液滴及负偏压放电的缺点，特别是它在镀制类金刚石薄膜中显示出来的独特性能：不含氢和硬度高，使其在薄膜沉积技术中越来越受到广大研究者的重视。为了更深入地研究薄膜的沉积工艺和薄膜性能之间的关系，迫切需要对脉冲真空放电等离子体的微观参数进行深入透彻的研究，如离子密度及其空间分布等。本文介绍了测量脉冲真空电弧离子源离子密度的方法，并采用该方法测量了脉冲真空电弧离子源离子密度及其空间分布，分析和研究了影响离子空间分布的各种参数。     

船形高频腔壳体成型工艺研究

大功率质子束加速器广泛应用在基础物理、核工业、家庭安全等领域，其中大功率波导型射频腔极为重要。船形射频腔具有最高的空载Q值和分流阻抗，是GeV质子束加速器的良好选择。船形铜射频腔体的制造，主要难点在于腔体复杂轮廓壳体的成型，为此，本文对其进行了详细的成型工艺研究。通过PAM-STAMP 2G仿真分析软件对高频腔壳体进行了模压成型数值模拟，分别分析了椭圆弧成型过程中壳体的减薄量、残余应力以及成形回弹，为实际模压成型提供了理论依据。根据模拟结果设计的高频腔椭圆壳体成型模具能够成功实现椭圆弧的实际模压成型。     

超导铌材低温表面气体吸附实验研究

超导直线加速器中超导腔等低温表面在吸附气体后会对其工作性能及稳定性产生恶劣影响。为了提高超导加速器性能和稳定性,文中搭建了一套实验平台,将样品腔降温至极低温4 K,并通过等温吸附实验,研究了铌材低温表面对氢气等不同气体的吸附过程。文中给出了一定表面处理工艺及温度下吸附能力和吸附过程压力与吸附量关系以及氢气饱和蒸气压等实验结果,并与相关参考文献数据进行了比较。实验结果表明:在超导直线加速器中,氢气、氦气饱和蒸气压远高于其运行允许值;在极低温条件下,如4 K,在吸附过程中吸附量决定了真空压力大小,而非真空压力大小决定吸附量;极低温真空管路内由于气体传输或泄露时,实际测得压力上升存在一定的时间延后,延后时长与气体种类、温度及管线几何结构均有着密切关系。     

类金刚石薄膜的激光损伤特性测试与分析

使用脉宽12ns，波长1064nm调Q Nd：YAG激光器对真空阴极电弧沉积（VCAD）法制备的类金刚石薄膜进行抗激光损伤测试，结果表明，VCAD法镀制的薄膜抗激光损伤阈值为0．6J／cm^2。通过对热冲击效应的数值计算，得到了光斑中心的温度场和薄膜表面的应力场分布。研究表明，热应力在类金刚石薄膜的破坏过程中起主导作用，脉冲电弧沉积的DIE薄膜的激光损伤主要源于应力破坏。     

钇钡铜氧超导薄膜光诱导弛豫特性研究

采用TFA-MOD法在LaAlO3(LAO)单晶基底上制备了钇钡铜氧(YBCO)超导薄膜,利用X射线衍射对YBCO超导薄膜的结构进行了表征,并对其最佳沉积工艺进行了分析;研究了YBCO薄膜在不同温度和不同光功率下的光诱导特性.在光诱导下,YBCO薄膜出现了明显与电子体系相关的弛豫现象,说明薄膜的光致电阻变化与激光的功率...     

AZO透明导电薄膜的制备技术及应用进展

概述了国内外AZO透明导电薄膜的多种制备技术和开发应用进展。详细介绍了磁控溅射、溶胶-凝胶、脉冲激光沉积、真空蒸镀、化学气相沉积等工艺在AZO薄膜制备中的研究现状,并且在对AZO膜与ITO膜性能比较的基础上,指出AZO薄膜的产业化前景好。     

镍铬合金薄膜的研究进展

镍铬合金薄膜是重要的精密电阻和应变电阻薄膜材料.简述了镍铬合金薄膜的3种制备方法:真空蒸发沉积、磁控溅射沉积和离子束沉积;讨论了基底、工作气压、沉积时间等薄膜制备工艺参数以及退火工艺对薄膜性能的影响.重点叙述了镍铬合金薄膜、改良型镍铬合金膜、含氮镍铬合金膜、镍铬合金多层膜和纳米镍铬合金薄膜等膜系的特征.阐明了制备具有高电阻率、低电阻温度系数、高应变灵敏系数、良好的热稳定性等优异综合性能的镍铬合金薄膜的新工艺发展趋势.     

高频脉冲电沉积Fe-Co合金组织和磁性能研究

用纯Fe片做阳极,研究在纯Cu基体上采用高频(20-140kHz)脉冲电流获得的Fe-Co合金薄膜组织和性能与沉积参数的关系,分析了阳极在沉积过程中对镀层组织和性能的作用机理.电子探针(EPMA)照片表明,提高占空比,镀层粗糙度增加.扫描电镜(SEM)结果进一步表明,提高脉冲频率可以显著增加沉积速率,使镀层变厚,因此可...     

V2O5薄膜的结构和光电性能研究

在O2／Ar混合气氛中，用脉冲磁控溅射金属V靶沉积出非晶的V2O5薄膜。对所沉积的薄膜进行450℃退火。利用X射线衍射、原子力显微镜、分光光度计和电阻测量等手段对薄膜的结构和性能进行了分析，从200nm-2500nm光谱的透射和反射测量结果，计算出薄膜的吸收系数。结果表明，V2O5薄膜纯度高，结晶好，高低温电阻变化2个量级。光学能隙为2．46eV。     

电极和基片对高次谐波体声波谐振器参数的影响

1.引言 产生高稳定频率控制信号的器件通常要求在谐振模式上具有高Q值.常用的器件有晶体器件,表面声波器件和微波谐振器件等,但是这些器件常常不能满足应用所要求的性能,有的不能在高频工作,或者Q值达不到所需的要求.高次谐波体声波谐振器(HBAR)是由高Q值的非压电基片、压电薄膜和两个电极构成,压电薄膜作为换能器在基片中激发声波,一定激发频率下会在基片里形成驻波,从而导致整个HBAR器件产生谐振.HBAR在谐振模式有高Q值,并且可以在高频下工作,Q-频率的乘积能超过1014,所以HBAR在频率控制和频率选择方面具有十分优越的性能[1].     

V2O5薄膜的结构和光电性能研究

在O2 /Ar混合气氛中 ,用脉冲磁控溅射金属V靶沉积出非晶的V2 O5薄膜。对所沉积的薄膜进行 4 5 0℃退火。利用X射线衍射、原子力显微镜、分光光度计和电阻测量等手段对薄膜的结构和性能进行了分析 ,从 2 0 0nm～ 2 5 0 0nm光谱的透射和反射测量结果 ,计算出薄膜的吸收系数。结果表明 ,V2 O5薄膜纯度高 ,结晶好 ,高低温电阻变化 2个量级。光学能隙为2 4 6eV。     

三氧化二铬薄膜的制备及应用研究进展

三氧化二铬(Cr_2O_3)薄膜具有高熔点、高硬度、低摩擦系数和耐磨损等优点,是应用非常广泛的一种薄膜材料。介绍了Cr_2O_3薄膜常用的制备方法,包括化学气相沉积法、蒸发诱导组装法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法、分子束外延法等,并进行了比较分析。阐述了Cr_2O_3薄膜在扩散阻挡层、耐磨损保护层、薄膜电阻器件、金属材料保护层、电子开关材料、电极材料、气敏材料等方面的应用。对Cr_2O_3薄膜的制备方法及应用进行了展望。     

真空与低温应用集锦

据《日经产业新闻》2月29月报道:日本科学技术厅金属材料技术研究所的太力川恭治教授最近开发成功一种真空冶金新技术。用这次技术制作的 V_3Ga 超导线材料,与用传统的扩散法制成的相比,具有临界电流密度高、性能稳定、生产成本低等优点。这种超导线材料可望在将来用作核聚变炉和高能粒子加速器中的超导电磁石。新的真空冶金技术的基本原理是,先用电流放电使原料钒和铜熔融,钒是树枝状结晶并散置在铜中成为合金;再将该合金锻压成带状,然后涂上镓层,经长时间高温热处理,合金中的钒、镓反应生成 V_3Ga 超导材料。     

低温直流磁控溅射制备ITO薄膜工艺研究

采用低温直流磁控溅射法针对附有有机聚合物玻璃磁控镀制ITO薄膜,通过四探针、紫外可见分光亮度计对样品进行表征,研究了基底温度、溅射功率对ITO薄膜光电性能影响,试验表明:在附有有机聚合物的玻璃上低温直流磁控溅射法制备ITO薄膜,随着基底温度的增加方块电阻先下降后增加,透过率先增加后略微减少;随着溅射功率的增加,薄膜方块电阻减少,透过率降低。