核工业西南物理研究院的等离子体源离子注入技术研究(英文)

介绍了等离子体源离子注入装置PSⅡ-EX原型机和PSⅡ—IM工业样机,并对其功能、主要技术指标及特点作了简述。等离子体源离子注入处理后,一些材料表面机械性能(如显微硬度、耐磨性、摩擦因数及生物相容性等)的改善情况、改性层的微观分析及计算机模拟结果、工艺开发及初步的等离子体源离子注入增强沉积实验也作了介绍。最后提出了拟开展的有关PSⅡ工作。     

全方位离子注入及增强沉积工业机和应用

报道了等离子体源离子注入 (PSII)或等离子体浸没离子注入 (PIII)及增强沉积工业机的实验结果及应用。该机真空室直径 90 0mm ,高 10 5 0mm ,立式放置 ,抽气系统由分子泵及机械泵构成并且实现了PLC控制 ,本底真空小于 4× 10 - 4Pa。等离子体由热阴极放电或三个高效磁过滤式金属等离子体源产生 ,因此可实现全方位离子注入或增强沉积成膜。该机的负高压脉冲最高幅值为 80kV ,最大脉冲电流为 6 0A ,重复频率为 5 0— 5 0 0Hz ,脉冲上升沿小于 2 μs,并且可根据需要产生脉冲串。其等离子体密度约为 10 8— 10 10 ·cm- 3,膜沉积速率为 0 .1— 0 .5nm/s。     

用于材料表面强化处理的第三代多功能PⅢ装置

第三代多功能等离子体浸没离子注入（PⅢ）装置的强流脉冲阴极弧金属等离子体源既具有强的镀膜功能，同时也具有强的金属离子注入功能；它的脉冲高压电源能输出大的电流；并可获得高的注入剂量均匀性。该装置既能执行离子注入，又能把离子注入与溅射沉积，镀膜结合在一起，形成多种综合笥表面改性工艺。本文描述了它的主要设计原则、主要部件的特性以及近期的研究工作成果。     

等离子体浸没离子注入绝缘材料的研究

等离子体浸没离子注入是一种新形式的离子注入技术,是利用负偏压工件周围形成的等离子体鞘层进行离子加速、进而获得离子注入.等离子体注入的前提条件是工件导电,因此对于绝缘材料的等离子体注入可能存在问题.本文从理论和实际处理的角度论证了绝缘材料等离子体注入的可能性、可操作性,并给出了一些实际例证.     

全方位离子注入与沉积技术及其工业机的研制

全方位离子注入与沉积（Plasma immersion ion implantation and deposition，PIIID）技术发展到现在，已经逐步走向工业化应用。本文介绍了全方位离子注入与沉积技术的原理，探讨了全方位离子注入与沉积工业机应该具备的功能，介绍了研制成功的全方位离子注入与沉积设备的结构和实施效果，其脉冲阴极弧等离子体源沉积速率达到2．9A／s，IGBT固体开关调制器输出电压达到10kv，能够一次处理多个工业零件。     

用于■_e静止质量测量的大面积离子注入氚源

文章叙述了用于■_e静止质量测量的大面积离子注入氚源的制备原理、方法和装置,通过实验选择了合适的离子注入条件,分析了离子注入氚源的强度、均匀性、注入深度及氚的逃逸等特性。     

升温离子注入——一种新的表面工程方法

利用等离子体源离子注入(PSII)技术对冷作模具钢材料Cr12MoV 进行不同温度范围氮离子注入模拟和实验的研究,研究温度在离子注入中对材料表面改性的影响机理。首先,利用 Trim程序对氮离子在 Cr12MoV 中注入过程进行模拟计算。然后,在能量、剂量等参数相同条件下,改变脉冲频率,即相对应地改变样品的表面温度对不同样品进行试验对比,分别测试其表面温度为:250 ℃,312 ℃,365 ℃,412 ℃,471 ℃。并在 312 ℃的温度条件,分别做了不同剂量的试验。用 X射线衍射分析 ( XRD )表面结构、晶相变化;用俄歇电子能谱 (AES )分析注入氮的浓度分布;用维氏显微硬度计测定其显微硬度;用针-盘磨损机测试其耐磨性能。结果表明,计算机模拟注入深度比实际测定短,由此说明,升温离子注入比常规方法具有更深的注入层。通过对 Cr12MoV 材料 PSII 表面温度效应明显提高试样的表面显微硬度及耐磨性能,根据实验结果得出了该种材料的等离子体源离子注入的最佳工艺参数。     

改进型PSII―IM全方位离子注入工业样机(英文)

报告了核工业西南物理研究院最近研制成功的改进型PSII―IM全方位离子注入工业样机。该机的真空室由不锈钢制成,其直径为1000 mm,长 1070 mm,采用多极会切磁场约束产生的等离子体。该机抽气系统由低温泵、扩散泵和机械泵组成。本底真空度小于 2×10- Pa。真空室内的气体等离子体可由热灯丝或射频放电产生, 4另外还配置了 4 个金属等离子体源、两套磁控溅射靶和冷却靶台。所以该机可以实现全方位离子注入或增强沉积薄膜。该机的负高压脉冲幅值为 10～90 kV, 重复频率为 50～500 Hz, 脉冲上升沿小于2 μs。一般情况下等离子体密度为 108～1010 cm- , 膜沉积速率为 30.1～1.0 nm/s。并给出了一些实验结果。     

中心螺线圈式大面积均匀金属等离子体形成方法

传统的磁过滤阴极真空弧系统的金属等离子体输出面积较小且出口处的密度呈高斯分布,阻碍了等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢ&D)技术的工业化应用,使得大面积均匀金属等离子体的产生成为了业内研究的热点.本文提出了一种基于多阴极脉冲真空弧源对称配置的中心螺线圈式大面积均匀金属等离子体形成方法,可输出直径约为600mm的金属等离子体.沉积探针结果表明:载流螺线圈对沉积均匀性有较大的影响.单源X方向的沉积均匀性优于Y方向的沉积均匀性;四弧源的离子流密度约为单源的5.5倍,沉积均匀性最高可达83.8%.     

PSⅡ工业样机用平面磁控溅射靶设计及工艺实验

根据全方位等离子体源离子注入(PSII)工业样机实验和应用的需要,用等效电流磁场计算法获得的数据结果,设计了一种子面磁控溅射靶。并利用此平面磁控靶在一定的Ar、N_2气体分压及不同电流、电压条件下,成功地制备出金黄色氮化钛薄膜,并利用台阶轮廓仪测量了TiN薄膜的沉积速率,这表明该靶的沉积速率能满足增强沉积TiN涂层的需要。 在现代工业的许多领域中,已认识到提高材料的耐磨损、耐腐蚀的必要性和迫切性,而对材料表面进行改性是提高材料性能的最有效和经济的手段。离子注入技术作为金属材料表面性能改善的有效手段,愈来愈受到人们的关注。特别是近年来发展的全     

820型重离子源及其应用

随着重离子物理研究的开展及离子注入技术在材料科学方面的广泛应用,要求提供重离子和金属离子的品种日益增多。为此,在深入对Nielsen离子源研究的基础上,参照Danfysik 910型离子源研制成功了多功能、全离子化的820重离子源。由820重离子源获得的各种重离子束流已达30余种(表1),其中不少已在离子注入应用中得到可喜的结果。     

中等电荷态双等-PIG源的实验研究

重离子加速器(串列加速器除外)、离子注入机和其它各种利用离子束进行表面分析的装置中,如果采用多电荷离子源,则可成倍地提高可供利用的离子的能量范围,这对充分发挥装置的潜力,实现装置的小型化有重要意义。 我们利用原有的双等离子体离子源,改成双等-PIG源,在离子源实验台上做了几种气体离子的引束试验,获得的初步结果如下:     

等离子体浸没离子注入圆筒内表面的时空尺度

等离子体浸没离子注入与工件外表面的注入不同 ,存在空间和时间上的尺度。研究结果表明 ,由于内腔 ,如内筒的有限尺寸 ,使注入电压的利用率降低 ,同时使内部等离子体快速耗尽 ,对于特定的内筒 ,利用提高注入电压从而提高注入能量只能在一定的电压范围内实现。在典型的外表面注入工艺条件下 ,内表面离子的耗尽速度是惊人的。如在对于直径 2 0cm的圆筒在 30kV、2× 10 15ions/cm3的条件下 ,等离子体耗尽时间仅为 0 .5 5 μs ,这个时间甚至小于多数脉冲电源的上升沿时间。结果表明 ,内部等离子体源的硬件结构可能是一种有效的解决方法。     

利用离子束技术及PECVD制备碳化硅

阐述利用离子注入、离子束增强沉积、反应离子束溅射及反应离子束辅助沉积等方法制备碳化硅薄膜的实验结果，并报道利用等离子体增强化学气相沉积技术制备可光致发光的非晶态α－ＳｉＣ：Ｈ薄膜的工作。     

离子注入技术在植物育种中的应用与研究进展

离子束作为一种新的诱变源,具有突变谱广、突变率高、生理损伤小的特点,并且具有一定的重复性和方向性。文章阐述了离子注入的特点、诱变机理和诱变效应,综述了诱变育种取得的进展,展望了离子注入技术的应用前景。     

C、Co及C+Co双注入对高速钢机械性能影响的研究

采用ＭＥＶＶＡ源离子注入机对高速工具钢进行了Ｃ,Ｃｏ及Ｃ＋Ｃｏ注入,并做了硬度,摩擦系数测量和磨损实验,Ｃ离子注入剂量３×１０＾１７ｃｍ＾－２能量６０ｋｅＶ,Ｃｏ离子注入剂量为２×１０＾１７,４×１０＾１７,６×１０＾１７ｃｎ＾－２能量１０２ｋｅＶ。结果表明,不同元素,不同剂量的离子注入均能有效地改善ＨＳＳ的硬度和摩擦磨损特性,从而极大延长ＨＳＳ的工作寿命,且随着注入剂量的增加,改善的效果有所增强     

在电子回旋工振氢等离子体中负离子的体积产生

研究了用于负离子源的电子回旋共振（ECR）等离子体的产生和控制。为能够得到大直径高密度均匀微波等离子体，提出了一种利用永久磁铁 的新产生方法。利用环形槽缝天线将微波功率发射进具有环状会切或线会切永久磁铁的室内的四周。在那里可将磁场加于局部区域，并且如果满足ECR条件可有效地产生等离子体。在本文中，我们报导了ECR负离子源的结构、ECR等离子体的特性以及从负离子源的观点出发ECR等离子体与DC放电等离子体的比较。     

离子注入在红外与电荷耦合器件中的应用与研究

我所于1982年建立了以LC-2A型离子注入机为核心的离子注入实验室后,我们开展了离子注入在红外器件和电荷耦合器件中的应用研究及离子注入物理的研究。离子注入技术已成为我所半导体器件研制中的必不可少的工艺技术。离子注入物理的分析研究工作也获得某些结果。     

中国离子注入生物效应研究(英文)

自从低能离子生物效应在中国发现以来,离子注入生物效应研究受到人们广泛的关注。低能离子束,作为新的诱变源已成功地应用于农作物和微生物改良;作为细胞加工的手段,已成为有效的转基因工具。文内简述了离子注入引起的生物效应的一些基本的现象;报道在群体、细胞和分子等不同层次上的分析结果;给出离子注入生物效应研究若干应用的实例;最后讨论这一研究领域要解决的一些问题和今后发展的方向。     

等离子体辅助化学气相沉积的新技术

等离子体辅助化学气相沉积译沉积薄膜具有许多优点。在膜生长期间使用离 能轰击膜是生产致密结构的一种重要技术。本文讨论了在高能轰击对用等离子体沉积工艺生产的膜的应力水平及结构的影响方面研究的最近进展。诊断设备，诸如原位椭圆汁，能量选择质谱仪及残余气体分析器，能对ＰＡＣＶＤ过程仔细监测，因此可精确地控制生长面的条件。新的等离子体源，比如螺旋波等离子体源，可发射出高的离子通量。