离子推力器束流密度分布测量

介绍了法拉第筒的测量原理,分析了法拉第筒的测量误差,设计出用于离子推力器束流特性测量的法拉第筒仪器,成功地应用于20 cm离子推力器束流特性的测量.     

环境扫描电镜中电荷环境的测量

在环境扫描电镜(ESEM)中,采用高灵敏度的pA-表测试系统,测量法拉第杯,以及Cu-Zn合金、单晶Si、单晶Al2O3三种样品的样品电流(ISP)。ISP值反映出由电子流和离子流控制的ESEM样品室内的电荷环境。法拉第杯的ISP反映出入射电子和离子所控制的电荷环境;样品的ISP反映出入射电子、信号电子和离子所控制的电荷环境。由ISP值可确定ESEM在不同操作和环境条件下的离子化效率、离子化饱和程度,以及气体分子的散射作用。     

一组四极质谱计的高压力特性

着重给出了一组四极质谱计在高压力范围的工作特性。选用了四种不同长度的圆杆四级滤质器进行研究。所选圆杆四级滤质器的场半径均为2.744mm,场长度分别为30mm、50mm、80mm、140mm。所有四极质谱计都采用尼尔型离子源,离子检测器采用法拉第筒,并且在相同的条件下进行研究。实验结果表明:仪器的线性与滤质器的几何长度、工作频率以及离子进入滤质器的轴向能量有关。分析实验结果认为:滤质器中的离子与离子或分子的碰撞损失效应是决定四极滤质器线性的主要因素。同时还研究了离子进入滤质器时的能量分散对仪器分辨本领的影响,给出了高压力四极质谱计设计的一条有效途径。     

QMS101四极质谱计物理部分研制及适用性分析

针对四极质谱计国产化需求,研制QMS101型四极质谱计。该质谱计物理部分为90°离轴结构,采用轴向敞开式EI型离子源,四极杆长度203.2 mm,场半径4.157 mm,配备了法拉第板和微通道板型电子倍增器(MCP)两种检测器,其中电子倍增器90°离轴安装。QMS101四极质谱计质量检测范围1～1 040 amu,偏转电极工作下法拉第板和MCP均检测正常。四极滤质器出口到MCP表面的离子运动轨迹模拟和MCP增益衰减实验表明,MCP应用于四极质谱计应对离子聚焦和收集面积进行匹配。QMS101物理部分可作为一种通用型四极质谱计分析器,配备不同射频电源可覆盖大多数四极质谱计应用需求。     

一种小型化过程检测质谱仪的设计与研制

质谱仪是气体监测与分析的一种重要仪器。相比于传统气体传感器检测方式,质谱仪具有检测范围广、灵敏度高、响应速度快等优点。本文研制了一台小型化过程检测质谱仪,采用双灯丝电子轰击电离源及四极杆作为质量分析器,检测器部分采用法拉第筒与电子倍增器双模式,电控单元以高频FPGA测控系统、大电流灯丝驱动电源、宽质量范围射频电源及高增益复合跨导放大器为核心。试验测试结果表明,该小型质谱仪各项性能指标优越,已达到市场上主流商品的水平,可广泛用于各类气体检测场合。     

pA级弱电子流的获取及测量研究

介绍了利用电子加速器进行内带电地面模拟试验研究的关键部分——弱束流的获取及测量方法研究。电子束在通过微孔板散射后得到了弱束流,并用法拉第筒进行了测量,得到了地面模拟试验需要的pA级的弱束流。     

电子束焊接束流诊断用法拉第筒传感器研制

针对中高压电子束焊机5~100mA的电子束流诊断,完成了法拉第筒传感器的研制。该传感器由法拉第筒、微弱信号放大电路、增益控制电路构成。法拉第筒电极入射孔采用双孔结构,有效的阻止了二次电子和背散射电子的逸出,提高了电子束流的收集效率。通过控制微弱信号放大电路的增益将整个束流强度范围内的信号放大到伏级。在Ua=150 kV,Ib=10mA,If=360mA,H=315 mm条件下采集功率密度分布数据,得到束流密度的二维分布图形。由于受电子束焊机特性的影响,束流功率密度分布呈非对称性的近高斯分布。     

工作参数对磁场增强高功率脉冲磁控溅射放电特性的影响

研究磁场增强高功率脉冲磁控溅射技术的放电特性在不同工作参数下的演变规律。利用数字示波器采集Hi PIMS的基体离子电流用于表征其放电特性的变化。结果表明:靶放电电压不同时基体离子电流对工作气压的响应不同,较低靶电压时基体离子电流平均值随工作气压的增加逐渐增加;而较高靶电压时基体离子电流平均值随工作气压增加迅速增加后趋于稳定。基体离子电流随基体偏压的变化表现出两个特征,较低基体偏压时的基体离子电流在脉冲开始阶段呈现出较强的电子流波段,而基体偏压较高时则未出现电子流。不同脉冲频率及靶电压下的基体离子电流的波形形状大致相似,但当处于较高靶电压时存在一个明显特征,即当脉冲结束后离子流会出现一个尖锐峰值。随脉冲宽度的增加,基体离子电流负向电子流和正向离子流均逐渐增大。     

一种专用稳定同位素质谱仪接收器的研制

该文设计了一套用于稳定同位素质谱仪中的5法拉第杯多接收器,它能够同时满足对 CF₄、GeF₄以及CO₂进行同位素分析的要求。对相应元素同位素离子质量色散进行分析计算,利用图解法得到其聚焦位置,并依此设计法拉第杯角度及狭缝的位置与尺寸,使法拉第杯沿离子飞行轨迹角度排布,就可以用1套5法拉第杯多接收器实现同时接收多种离子的目的。法拉第杯内杯采用石墨材质,外部采用金属屏蔽壳,杯体由片状石墨加工拼合而成,由于碳的活泼性远小于金属,被撞出的二次电子也更少,因此接收器的检测效率更高。接收器整体结构简单、空间占用率小,能够很好地满足仪器对3种气体进行分析测量的要求。     

电子工业气体氧化亚氮中C2烃杂质分离技术研究

采用氢火焰离子检测器气相色谱仪,通过前切割技术解决氧化亚氮对C₂烃的分析干扰,使用GDX-104色谱柱完成对氧化亚氮中乙烷、乙烯和乙炔的分离。     

一种阻容法烟气含湿量检测器的校准装置

阻容法烟气含湿量检测器是用于测量烟道、烟囱及排气筒等固定污染源排气中水份含量的仪器。文章通过对市场上已有的部分含湿量检测器进行试验,结合样品技术参数和相关规程,在含湿量工况为(1～35)%范围内,提出了一种阻容法烟气含湿量检测器的校准装置,并对校准方法和校准过程进行了详细的描述。     

抗强干扰快速测量真空规管及仪器的研究

托卡马克装置中存在强磁场、强电场,放电过程中真空度变化迅速。为满足这种特殊环境的真空测量要求,开展了抗强干扰快速测量真空规及仪器的研究。快规使用平板电极结构,在普通热阴极电离规管的基础上增加了调制极;仪器电路除完成稳发射、为加速极供电、离子流放大等基本功能外,它可以提供更大的灯丝电流,为调制极提供周期性脉冲电压,离子流和电子流放大器、调制/解调电路和锁相环电路相互配合,确保快速准确测量。仪器的主控制单元以微处理器为核心,可以设定系统运行的相关参数,离子流、发射电流、灯丝电流可供主控单元采集,以配合完成自动调整和相应控制。     

聚焦离子束的束径测量

报道了聚焦离子束装置的束径测量方法和典型测量结果。偏转离子束使其扫过金属栅网的边缘,由法拉第筒接收到的离子流强度变化所形成的Ｓ形电流曲线可确定束径大小。在数据处理中,采用了快速傅立叶变换滤波的办法来消除,微小电流测量结果中的噪声,从而可以对Ｓ型电流曲线进行微分,得到束流密度空间分布。在改变透镜光阑口径而维持靶室离子流强度不变的测量模式中,证实了离子间库仑相互作用增大束径的效应。     

聚焦离子束的束径测量

报道了聚焦离子束装置的束径测量方法和典型测量结果。偏转离子束使其扫过金属栅网的边缘 ,由法拉第筒接收到的离子流强度变化所形成的S形电流曲线可确定束径大小。在数据处理中 ,采用了快速傅立叶变换滤波的办法来消除微小电流测量结果中的噪声 ,从而可以对S形电流曲线进行微分 ,得到束流密度空间分布。在改变透镜光阑口径而维持靶室离子流强度不变的测量模式中 ,证实了离子间库仑相互作用增大束径的效应     

宽束冷阴极离子源的工作特性研究

介绍了一种用于离子束辅助沉积光学薄膜的改进的宽束冷阴极离子源,详细叙述了该源的工作原理和放电过程,并对离子源的工作特性进行了研究.结果表明,这种离子源可以在4.5×10-3 Pa的高真空度下长期稳定工作,在4.5×10-3 Pa～9.7×10-3 Pa的真空度范围内,离子源的放电电压为400 V～1200 V.采用法拉第筒测试的离子束流密度约为0.5 mA/cm2～2.5 mA/cm2.五栅网测试的离子能量表明,当放电电压650 V时,离子能量为600 eV～1600 eV,其值大小随引出电压不同呈线性变化,离子平均初始动能约为480 eV.该离子源具有较大的离子束发散角,在±20°的范围内,可以得到相当均匀的离子密度,离子束发散角可以达到±40°以上.在本文述及的离子源中,我们设计了电子中和器,消除了离子源在真空室内的打火现象,中和器的电子发射能力取决于灯丝电流和负偏压大小,但负偏压的影响更为显著.了解和掌握离子源的这些工作特性和参数,可以方便对镀膜过程的微观环境(离子密度、离子能量等)进行控制.     

用于汞离子推力器的中和器空心阴极的实验研究

一、中和器空心阴极在推力器中的工作电子轰击式汞离子推力器组成部分、启动过程及正常运行,在文献[1]中,结合示意图1和图2作了简叙。汞离子推力器用中和器,如图1所示。由汽化器(5)绝缘器(6)和空心阴极(7)三部分组成。空心阴极为一气体放电电子源,当阴极加热到点火温度后。触持极(8)加上点火电压,阴极一触持极间首先着火放电。进而,放电扩展至汞离子束I_B。中和器阴极向离子束中发射与离子流等量电荷的电子流I_N,使推力器系统呈电中性。维持推力器稳定工作。     

弧光放电氩离子清洗源

弧光放电氩离子清洗源是提高膜基结合力的新技术。由空心阴极枪、热丝弧枪、阴极电弧源发射的高密度弧光电子流把氩气电离,用得到的高密度的氩离子流清洗工件。工件偏压200V以下,工件偏流可以达到10A-30A,弧光放电氩离子流密度大,对工件的清洗效果好。本文介绍了几种配置弧光放电氩离子清洗源的电弧离子镀膜机和磁控溅射镀膜机。     

稀土法拉第磁光玻璃研究新进展

稀土法拉第磁光玻璃是一种新型的功能材料,因其各向均匀性好、磁光性能优异、成本低廉而在光纤通信和传感等领域有着广阔的应用前景.介绍了磁光玻璃法拉第效应的基本原理;讨论了稀土离子种类及其浓度、基质玻璃、入射波波长、电子有效跃迁波长和绝对温度对法拉第磁光效应的影响;总结了磁光玻璃的制备方法和当前磁光玻璃研究中存在的问题.     

离子色谱仪电导检测器测定阴/阳离子的最小检测浓度测量值的不确定度评定

根据JJG 823-2014《离子色谱仪检定规程》和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求,详细分析了影响离子色谱仪电导检测器测定阴/阳离子最小检测浓度的各个分量,从而计算出离子色谱仪电导检测器最小检测浓度测量值的不确定度。     

溅射离子泵阳极筒-阴极板间距对抽气特性影响的数值研究

建立了描述溅射离子泵抽气单元抽气特性的计算模型。采用商业软件COMOL Multiphysics,将等离子体模块、磁场模块、带电粒子追踪模块进行耦合,计算得到了阳极筒内潘宁放电特性参数、气体离子入射阴极板能量和角度。引入非垂直入射溅射产额公式,计算得到阳极筒内壁溅射产额及抽气单元抽速。模拟计算结果与实验数据的对比表明,两者具有较好的一致性,验证了所建模型的适用性。基于所建计算模型,开展了溅射离子泵阳极筒-阴极板间距对抽气性能影响的数值研究。计算结果表明,阳极筒与阴极板间距对抽气单元的有效抽速有显著影响,并存在最优间距,该间距下抽气单元的抽速最大,同时最优间距随阳极筒半径增加而增大。基于模拟结果,提出了非等径、非等高阳极筒抽气单元阵列结构离子泵设计方案,为溅射离子泵的结构改进和性能优化提供了新的设计思路和可行路径。