摘要：目的探究一种可用于实现圆柱形工件外表面镀膜设备的可能性,设计了一种新型的圆筒式磁控溅射靶结构,溅射在圆筒状靶材内表面发生,从整个圆周方向对工件外表面镀膜,以改善传统长管工件镀膜设备体积庞大、结构复杂的不足。方法首先对圆筒式磁控溅射靶进行初始结构设计,再运用有限元分析软件COMSOL中静磁无电流仿真模块,通过控制变量法对溅射靶内部冷却背板厚度d1、内磁环轴向高度h1、内磁环径向宽度Δr1、外磁环轴向高度h2、外磁环径向宽度Δr2以及内外磁环间距d2不同结构参数下的靶面水平磁感应强度值进行仿真与研究。在此基础上进行磁场优化并设计出溅射靶的理想磁铁结构参数。结果计算结果表明,当冷却背板厚度为13 mm,外磁环内径为266 mm、外径为310 mm、厚度为20 mm,内磁环内径为270 mm、外径为310 mm、厚度为22 mm,内外磁环间距为50 mm时,距靶面上方3 mm处最大水平磁感应强度为40 mT,磁场分布均匀区域可达40%左右。结论此外考虑溅射靶内部的水冷、密封以及绝缘结构,最终设计的圆筒式磁控溅射靶整体高384 mm,最大直径432 mm,结构紧凑可靠,为长管工件外表面金属薄膜的制备提出了一种新的磁控溅射靶结构。

摘要：提出一种新的柔性抛光技术——液浮法抛光,通过软件仿真及实验对其进行探索性研究。针对抛光液为具有剪切增稠效应的流体,利用软件对该类液体的液浮法抛光技术模型进行流场分析,得到液浮抛光模型的流场压强、剪切力分布情况。仿真结果表明,液浮抛光技术对被加工件表面具有一定的剪切效果,可以实现对工件材料的去除。搭建实验平台,设计一组实验,其中配置以粒径12nm的二氧化硅为溶质,分子量200的聚乙二醇为溶剂的非牛顿幂律流体作为抛光液的剪切增稠基液(其中二氧化硅质量分数为9%),加入质量分数为18%的氧化铈作为磨料的抛光液,对于初始粗糙度为23.97nm的K9玻璃经过90min的抛光,其粗糙度可达到1.023nm,实验结果表明,该技术可用于光学元件的抛光加工。

摘要：磁控溅射镀膜机中的磁场分布对靶材利用率有着重要影响。为了提高磁控溅射源的靶材利用率,设计组抛弃了传统的"跑道环"形式的磁场设计理念,而是将永磁体或电磁体分置溅射靶的两侧,使其在溅射靶表面上方产生磁约束(磁镜)磁场。本设计使用有限元分析方法对磁场进行仿真计算,通过模拟磁场计算结果和实测结果的比较,验证有限元方法的可靠性。Ansys有限元分析软件对磁场分布进行仿真模拟,大大简化了计算并缩短了设计周期。通过实验验证,磁约束磁场大大提高了靶材的利用率。

摘要：太阳能选择吸收薄膜是太阳能集热器的关键部分,本文提出基于Al2O3介质和金属Cr的多层结构的选择吸收膜系,首先采用电子束热蒸发在硅基底上沉积了单层Cr薄膜,通过椭偏仪测试并分析了Cr薄膜的光学常数。在此基础上分别设计了Al2O3-Cr四层和六层选择吸收膜系,比较了两种膜系的吸收率和发射率。其次,对六层结构的选择吸收膜系进行了允差分析,给出了最敏感层厚度相对误差为20%时,选择吸收膜的吸收率和发射率。最后,采用电子束热蒸发技术在玻璃基底上制备了六层结构的选择吸收膜,测试结果表明,该膜系在常温下的吸收率可以到达0.96,发射率为0.043。并通过计算给出了制备的六层选择吸收膜在100,200,300,400,500℃下的发射率分别为0.045,0.052,0.063,0.071和0.092。

摘要：为探究一种可实现向心溅射的圆筒式柱面磁控阴极靶,需要对靶装置内的磁场分布进行研究,进一步讨论靶结构参数对其磁场分布的影响规律。本文根据磁控靶的结构与工作原理,利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件中AC/DC接口,对靶进行三维模型构建、划分网格和仿真计算。通过改变靶内磁体形状尺寸、磁轭形状以及结构排布,对靶面磁场的分布进行规律探究。最终确定新型圆筒式柱面磁控溅射阴极靶内的磁场结构参数,结果表明结构靶面磁场分布均匀且大小满足溅射要求的磁感应强度(20~50 mT),平行靶面均匀磁场区域达35%~40%左右。通过这类靶磁场结构的研究,为设计优化磁控阴极靶提供依据。

摘要：等离子体中离子能量的分布是离子束加工技术的关键参数之一。本文基于栅网式离子能量测试原理,采用离子光学模拟软件Simion7.0对栅网式离子能量分析仪的网格大小和网格间距进行了理论分析,这两个几何结构参数影响着离子能量的测试。理论分析结果表明,在离子能量为800 eV左右时,网格尺寸的大小会影响离子能量的测量精度,网格间距的大小对离子能量的测量结果几乎不产生影响。本文的研究结果对栅网式离子能量测试装置的设计及网格参数的优化具有重要的理论和实践指导意义。

摘要：为了研究离子源所发射出的离子能量分布规律,本文采用离子光学模拟软件Simion7.0对四栅网离子能量分析仪中网格参数进行了相关模拟实验,理论分析表明,栅网透射率对离子能量的测试有一定影响,在设计栅网式离子能量分析仪时应根据所测等离子体的特性确定网格大小和网格间距。采用研制的四栅网离子能量分析仪对宽束冷阴极离子源在不同条件下的离子能量分布进行了实验测试,测试结果表明,离子源的工作真空度越低,测得的离子平均能量越小;当改变离子源的引出电压时,离子平均能量测试误差小于2%。

摘要：介绍了一种基于相息图原理的用于智能显示的纯相位型计算全息图的设计方法,并在此基础上,以雪花图形和分划板图形为例,完成了全息元件实验样件的制作及全息再现实验,这种实时再现的图像可以用于智能显示。在已知记录介质折射率的情况下,通过控制纯相位型计算全息图记录介质表面微结构的宽度和高度来调制光波,得到所需图像。采用逐步迭代的傅里叶变换算法来获取纯相位型计算全息图的相位结构,为了降低相位型计算全息图的制作难度,提出量化数学模型,并对所设计的相位结构进行量化处理,给出了纯相位型计算全息图的4台阶浮雕型相位结构。全息元件的尺寸设定为6mm×6mm,工作波长为650nm,衍射结构的最小特征尺寸为8μm。理论计算和模拟再现像的结果表明,在未考虑加工误差的条件下,所提供的这种用于智能显示的纯相位型计算全息图的设计方法是可行的。此方法可推广用于其它任意特定图案的纯相位型计算全息图的设计,也可用于设计具有光束整形功能的衍射光学元件,如离轴照明的光束的整形匀光器件等。用于智能显示时,用平行光照射制作的实验样件,只得到的单一的衍射图像,不存在其他衍射级次的图像,在考虑采用台阶量化结构和存在加工误差的情况下,衍射效率仍然很高。若改变设计的全息图相位的正负,并用平行光以特定的角度照射制作此相位型计算全息图,可用于全息瞄准。

摘要：本文设计了一种新型圆形平面阴极磁控溅射源。该源具有独特的三极线圈结构,改变各线圈励磁电流可调节靶面磁场强度的大小和分布。通过对系统气体放电伏安特性随各线圈励磁电流大小变化规律的分析,以及对距靶面60mm基片台处等离子体束流密度大小和分布的测试,探讨了阴极磁场分布对磁控溅射系统伏安特性的影响。实验结果表明阴极磁场分布模式对气体放电稳定性和等离子体分布影响显著,当阴极磁场呈现收敛型分布时,二次电子被紧密束缚在靶面附近,降低了基片台附近等离子体束流密度,却增大等离子体束流径向分布均匀性。调节非平衡线圈励磁电流,在附加磁场的作用下,阴极磁场呈现发散型分布,二次电子被引向基片台附近,使得基片台附近等离子体束流密度显著增加但径向均匀性变差。

摘要：窄带滤光片是应用于光谱学、激光、天文物理学、通信等各个领域的光学组件,精确控制每一层膜厚是制备滤光片的困难所在.采用光学极值法直接监控工件,可以同时制备多件滤光片.设计了监控光路和信号获得电路,通过探测到的测试信号,监控薄膜膜厚,实现了直接监控.