大气压等离子体射流加工材料去除函数模型

应用大气压等离子体射流化学方法加工高精度无损伤的光学表面越来越受到重视,而加工过程中去除函数是提高面型精度的关键因素之一.基于大气压等离子体加工的化学反应本质,根据化学动力学原理分析了活性氟原子浓度分布和温度场分布对去除函数轮廓的影响,建立了去除函数模型.该模型将活性氟原子浓度转换为采用发射光谱技术测量得到的活性氟原子光谱强度作为输入参数.将测得的光谱强度分布和温度场与加工轮廓对比,结果表明活性氟原子和温度场分布与去除函数轮廓有很大相关性,验证了所建立模型的可行性.该模型为研究去除函数形成机理和大气压等离子发生器设计奠定了基础.     

低温等离子体对聚合物表面改性的研究

本文对低温等离子体作用在聚合物表面的机理做了简要介绍 ,指出这一过程有四种作用 :产生自由基 ,发生表面交联 ,引入极性官能团 ,表面变粗糙 ;对国内外利用等离子体对高分子材料的表面改性方法做了简要介绍 ,同时指出低温等离子体技术在各类高分子材料加工中的巨大应用前景。     

空心阴极等离子体放电结构的优化设计

 低温等离子体表面处理可以有效克服液相处理法存在的环境污染、耗能大和成本高的缺点,对材料表面进行清洗、活化和接枝处理,而设计一个合理的低温等离子体放电结构能够较好地改进表面处理的质量．通过建立CRFHCP空心阴极等离子体放电的数学模型,分析影响低温等离子体放电的关键因素,并设计了不同电极配置方式、样品位置和不同远区空心阴极结构的众多方案．通过接触角测定、表面能计算、SEM照片等方式,对不同方案下处理前后的疏水性PP薄膜形态结构进行表征分析．实验结果发现：远区径向喷嘴式空心阴极等离子体放电结构处理的薄膜表面比其他处理方式具有较小的接触角和较大的表面能．这表明采用优化设计的CRFHCP空心阴极等离子体放电结构,可以较其他结构更为有效地改善材料表面的亲水性能．     

高频高压低温等离子体发生研究北大核心CSCD

针对传统气体放电式等离子体发生器电源效率不高、使用寿命有限等问题,提出了一种零电压软开关高频高压低温等离子体发生方法,并设计了一个高效率低损耗的高频高压低温等离子体发生系统。该系统通过移相全桥软开关控制电路提供控制信号,光耦隔离电路降低强电干扰,在零电压软开关驱动下,经高频谐振升压电路对输入信号升压,实现低温等离子体的稳定发生。实验结果表明,系统工作频率稳定在262kHz,系统能够稳定发生低温等离子体,等离子体束长可达13.1cm,系统工作稳定后,零电压软开关系统的效率为87.4%,与传统直流等离子体发生炬最高77%效率相比,提高了10.4%,实现了驱动管耗的降低和输入电源效率的提升。     

低温等离子体技术在无机粉体表面改性中的研究进展

低温等离子体技术是实现材料表面改性的有效手段.介绍了低温等离子体技术对无机粉体的处理方法、特点及工艺条件.讨论了低温等离子体处理对无机粉体的表面性质、结构及相关复合材料性能的影响.分析了研究中存在的主要问题及相应的解决方法.     

等离子体表面技术和在有机材料改性应用中的新进展

综述了20世纪90年代以来低温等离子体表面技术及其在有机材料改性应用中的新进展。介绍阻挡放电和远等离子体处理是实现工业化和获得更好的等离子体表面改性的新方法。目前的研究更多地关注于等离子体接枝表面改性,即将不同性能的单体接枝于用等离子体处理过的材料表面获得永久性表面改性,以提高材料的粘附性、吸湿性、吸附性、导电性和生物相容性等。对低温等离子体表面改性技术的研究和应用进行了展望。     

纳米磨削过程中加工表面形成与材料去除机理的分子动力学仿真

目前，以线性断裂力学为基础的加工理论对解释微切削加工机理还存在不足．分子动力学分析的方法在研究纳米尺度或原子尺度下的固体变形方面具有独特的优势；辅以压痕挤压机理分析，解释纳米磨真削过程中加工表面形成和材料去除机理．研究表明：静水压力对非结晶变形程度影响很大；晶格重构原子与一部分非晶层原子堆积在磨粒的前上方。由于磨粒不断前移，最终形成磨屑而实现材料去除，处在磨粒前下方的非晶层原子在压应力的作用下与已加工表层断裂的原子键结合重构形成已加工表面变质层；变质层由内外两层组成，外层是非晶层，内层是晶格变形层。     

ECR等离子体对硅表面的低温大面积氮化

利用电子回旋共振微波放电氮等离子体对单晶硅表面进行了低温大面积氮化的探索 ,通过样品表征和等离子体成分探测 ,分析讨论了氮化机理。结果表明 ,这种方法可以用于硅表面的低温氮化处理 ,获得大面积的均匀氮化硅表层。     

低温等离子体技术在聚合物材料表面改性中的应用

综述了低温等离子体技术在聚合物材料表面改性中的应用研究进展,介绍了聚合物表面低温等离子体技术处理的特点以及在不同聚合物表面的低温等离子体技术处理方法及其应用。     

非常规低温等离子体处理技术及对聚合物膜材料表面的改性

介绍了脉冲等离子体、远程等离子体和低温常压等离子体等3种非常规低温等离子体处理技术的原理和方法.结合与常规等离子体处理特点的比较,对它们在聚合物膜材料表面改性领域的研究与应用作了评价,着重介绍了对膜表面的化学结构和亲水性的影响.     

确定性光学加工中抑制边缘效应的一种方法(英文)

在确定性光学抛光过程中,当加工到工件边缘时由于工艺条件发生变化会产生边缘效应,导致加工效率降低和面形误差增大.针对这种情况,提出了一种可修正边缘现象的球形工具抛光技术,其去除函数稳定性较好,形状趋于高斯分布且束径也较小,对修正边缘现象以及局部面形误差具有较好的效果.同时规划了其抛光路径,采用一种伪ρ-θ光栅扫描运动方式的加工路径,简化了球形抛光工具的结构,并且由于使加工纹路有了变化,可使加工后的表面纹理呈现无序性和均匀性特征,相应可提高加工后工件的表面质量.最后通过对一块微晶球面镜的加工(面形误差峰谷值PV由加工前1.607λ(λ=632.8 nm)收敛到加工后0.365λ,均方根值RMS由0.195λ收敛到0.024λ),验证了球形抛光工具具有修正边缘翘边现象的能力.     

乳酸体系抛光液中锇的化学机械抛光

本文研究了乳酸(HL)体系抛光液中金属锇的化学机械抛光(CMP)行为,采用电化学分析方法和X射线光电子能谱仪(XPS)分析氧化剂和腐蚀抑制剂的作用机理,利用原子力显微镜(AFM)观察抛光前后锇的表面形貌.结果表明,当抛光液仅含有H2O2时,金属锇表面腐蚀不明显;在一定浓度范围内H2O2浓度的增加可以提高金属锇表面的腐蚀速度,但是不利于金属锇表面钝化膜的形成.当抛光条件为:压力为6.895 kPa,转速为50 r/min,抛光液流量为50 mL/min,pH值为5.0;抛光液组成为:SiO2质量分数为1%,HL质量分数为1%,H2O2质量分数为3%时,得到最大去除速率为23.34 nm/min,表面粗糙度Ra为6.3 nm,而将缓蚀剂BTA加入到抛光液后,在同样的抛光条件下得到的锇表面粗糙度更低,表面粗糙度Ra达到2.1 nm.     

Investigation into polishing process of CVD diamond films

A new technique used for polishing chemical vapor deposition (CVD) diamond films has been investigated, by which rough polishing of the CVD diamond films can be achieved efficiently. A CVD diamond film is coated with a thin layer of electrically conductive material in advance, and then electro-discharge machining (EDM) is used to machine the coated surface. As a result, peaks on the surface of the diamond film are removed rapidly. During machining, graphitization of diamond enables the EDM process to continue. The single pulse discharge shows that the material of the coated layer evidently affects removal behavior of the CVD diamond films. Compared with the machining of ordinary metal materials, the process of EDM CVD diamond films possesses a quite different characteristic. The removal mechanism of the CVD diamond films is discussed.     

Application to cleaning of waste plastic surfaces using atmospheric non-thermal plasma jets

The removal of paint on the surface of waste plastics is difficult by the conventional process; in this research, a new cleaning mechanism using atmospheric plasmas was examined through optical emission spectroscopy, electron spectroscopy for chemical analysis, and scanning electron microscopy. Results indicate that an increase of pulse frequency enables for a short processing time for the removal of the paint film, signifying that the production of radicals in plasma, especially oxygen radicals, can be controlled by pulse frequency.Plasma jets were generated under the experimental conditions of an input power of 250 W to 400 W, a pulse frequency of 2 kHz to 12 kHz, and a plasma gas flow rate of 30 L/min. Examination of the intensity ratio of the reactive species, as measured by emission spectroscopy, showed that the O/N value increased with an increase in pulse frequency. Results of analysis with electron spectroscopy for chemical analysis show that nitrogen atoms and molybdenum in only the paint film decreased through plasma processing.     

基于变间距螺旋线的计算机控制抛光轨迹规划

目的 改善抛光轨迹以获得更好的加工精度。方法 分析计算机控制抛光中常使用的阿基米德螺旋线轨迹,发现使用该方法加工回转曲面时,由于投影行距变化,导致轨迹间去除区域的接触情况变化较大,将影响抛光后的表面质量。为此引入面积重叠率这一概念,以量化分析去除区域的接触面积变化情况,同时提出一种变间距的螺旋线轨迹规划方法,该方法可确保加工轨迹产生的去除区域均匀一致。结果 分别采用2种螺旋线轨迹规划方法对同一初始表面（面形误差为峰谷值Epv=9.04 µm,均方根值Erms=0.6228 µm）进行仿真加工,采用变间距螺旋线所得抛光后面形误差为Epv=2.15 µm,Erms=0.018 µm,而采用阿基米德螺旋线所得抛光后面形误差为Epv=3.47 µm,Erms=0.036 µm。结论 仿真结果表明,采用变间距螺旋线轨迹抛光后的表面质量相比阿基米德螺旋线轨迹有较大的提高。     

A New Reactive Atom Plasma Technology (RAPT) for Precision Machining: the Etching of ULE® Surfaces

Results on reactive atom plasma etching performed on ULE® (Corning Ultra Low Expansion) glass samples at atmospheric pressure are presented for the first time. A reactive atomic plasma technology (RAPT®), has been developed by RAPT Industries and employed for the finishing of optical surfaces. An atmospheric pressure argon inductively coupled plasma (ICP) excites a reactive gas injected through its centre. The plume of hot neutral excited species reacts at the substrate yielding controlled and repeatable trenches. In the case of ULE a material removal (up to 0.55 mm³/s) is obtained without pre‐heating the samples. Among the factors influencing the results, an increase in gas concentration at the same power does not change the sample temperature, indicating that thermo‐chemical effects do not influence the removal rates. Due to the plasma constructive constrains, increasing the gas concentration is more practical and of wider effect than increasing the power. The benefits of the process are illustrated and the extension of the technology to large optical surfaces discussed.     

LBO晶体的超精密加工工艺研究

采用Logitech PM5精密研抛机,通过机械抛光和化学机械抛光方法超精密加工LBO晶体;详细研究了LBO晶体的超精密加工工艺,并观察研磨和抛光等加工过程后的晶体表面形貌;研究抛光液和抛光垫在抛光中对LBO晶体表面微观形貌的影响.使用Wkyo激光干涉仪测量平面度,光学显微镜观察表面宏观损伤,原子力显微镜测量表面粗糙度和观察微观形貌.通过实验,实现高效率、高精度、高质量的LBO晶体的超精密加工,得到了LBO晶体的超精密加工工艺;超精密加工后晶体的表面粗糙度＜0.2nm RMS,表面平面度＜氇/10(氇=633nm),微观损伤少.     

单晶金刚石机械研磨结合化学辅助机械抛光组合加工工艺

单晶金刚石因具有最高的硬度和最低的摩擦系数常被用来制备超精密刀具,而表面粗糙度是影响刀具寿命的重要指标.提出采用机械研磨结合化学辅助机械抛光的组合工艺抛光单晶金刚石.实验优化并确定的加工工艺如下:先用5μm和2μm金刚石粉研磨单晶金刚石表面,然后采用化学机械的方法去除机械研磨带来的损伤.用该工艺抛光单晶金刚石,表面粗糙度Ra可达0.8 nm(测量区域70μm×53μm).表面拉曼光谱分析表明化学机械抛光的表面只有1 332 cm-1拉曼峰.     

微波等离子体刻蚀处理对金刚石薄膜涂层刀具附着力和切削性能的影响

用HFCVD法在硬质合金（YG6）刀具衬底上沉积金刚石薄膜,用氢微波等离子体刻蚀的方法对衬底进行表面预处理,研究了该预处理技术对WC硬质合金衬底表面成分的影响,进一步探讨了所沉积金刚石薄膜的表面形貌和附着力,并通过难加工材料实际切削试验。研究了所制备的金刚石薄膜涂层刀具的切削性能。试验结果表明,Ar-H2微波等离子体刻蚀脱碳处理是提高金刚石薄膜附着力和改善涂层刀具切削性能的有效预处理方法。