离子束倾斜入射抛光对表面粗糙度的影响

基于光学元件离子束高精度确定性抛光技术,在自行研制的离子束抛光机床上,本文研究了离子束倾斜入射抛光对光学材料熔石英表面粗糙度的影响.为了在离子束抛光中改善表面粗糙度,采用了0°～80°之间不同入射角度的离子束倾斜抛光和倾斜45°入射均匀去除两种实验方案进行研究,其中不同入射角度抛光实验研究结果表明:离子束垂直入射抛光较难改善表面粗糙度,倾斜入射抛光可以较好地改善表面粗糙度,入射角为30°～60°之间时抛光效果最佳,表面粗糙度得到明显改善;倾斜45°入射均匀去除抛光实验结果表明表面粗糙度的RMS值由抛光前(0.92±0.06)nm下降到(0.48±0.04)nm,提高了光学零件的表面质量,验证了离子束倾斜入射抛光可以较好地改善表面粗糙度,实现了离子束倾斜抛光超光滑表面的生成.     

离子束入射角度对Co50Nb50薄膜微结构的影响

利用离子束辅助沉积技术,通过改变离子束入射方向与薄膜表面法线的夹角,制备了一系列厚度为50 nm的Co50Nb50薄膜,并研究了离子束入射方向对薄膜表面结构的影响.实验中,离子束入射角分别为0°,30°,45°,75°和85°(掠射).研究结果表明,所得到的薄膜均为非晶结构.离子束垂直入射(0°入射)时,薄膜表面产生渗流花样;入射角为30°时,渗流现象更加明显,薄膜表面粗糙度增大;随入射角增至45°,表面渗流现象减弱,薄膜变得平整;当入射角进一步增加到为75°,薄膜表面出现平行于入射方向的纳米条纹;离子束掠入射(85°入射)时,薄膜表面条纹的平均宽度减小,均匀性提高.研究表明上述表面结构的变化是原子沉积、离子束溅射和沉积原子热扩散共同作用的结果.     

低能斜入射离子束诱导单晶硅纳米结构与光学性能研究

为了研究低能Ar+离子束在不同入射角度下对单晶硅表面的刻蚀效果及光学性能,使用微波回旋共振离子源,对单晶Si(100)表面进行刻蚀,采用原子力显微镜、非接触式表面测量仪和傅里叶变换红外光谱仪对刻蚀后硅片的表面形貌、粗糙度和光学透过率进行了测量.实验结果表明:当离子束能量为1000 eV、束流密度为265μA·cm-2、刻蚀时间为30min时,离子束入射角度从0°增加到30°,样品表面出现条纹状结构.入射角度在0°～15°,随着角度增加,样品表面粗糙度增加,条纹周期减小,光学透过率提高;而在15°～ 30°范围内,随着角度增加,粗糙度开始减小,条纹周期增大,同时光学透过率降低.继续增加入射角度,条纹状结构逐渐消失,入射角度到45°时,粗糙度和光学透过率达到最小值;增加入射角度到55°,样品表面出现自组织点状结构,表面粗糙度急剧增大,光学透过率随着角度增加开始增加;继续增加离子束入射角度到80°,表面粗糙度和光学透过率继续增加,样品表面呈现出均匀有序的自组织柱状结构;此后,随着入射角度的增加,表面粗糙度又开始减小,光学透过率降低.自组织条纹结构到柱状结构的转变是溅射粗糙化和表面驰豫机制相互作用的结果.     

斜离子束辅助沉积对Co30Nb70薄膜结构及其热稳定性的影响

本文研究了离子束辅助沉积(IBAD)Co30Nb70薄膜过程中离子束入射角对薄膜微结构及热稳定性的影响.实验结果表明,在0°到75°范围内改变离子束入射角均可得到Co30Nb70非晶薄膜,但样品微结构出现变化,观察到多孔和沟槽结构.所有样品经300℃退火30 min,入射角为45°制备的样品出现强织构bcc亚稳相,其它入射角沉积的样品均保持非晶相.继续将样品在450℃退火30 min,入射角45°沉积的样品中bcc亚稳相消失,溶人非晶相;15°和75°入射沉积的样品开始晶化.分析认为离子束入射角变化引起的原子混合效应的改变,以及薄膜中的多孔结构对上述变化有重要影响.     

离子束辅助沉积改善铝薄膜的取向生长

高性能的铝薄膜因具有低的声阻抗而广泛应用于声表面波器件的制备.本文运用Ar离子束辅助沉积技术,在64°Y-X切向的铌酸锂基片上成功的制备出(111)高度取向的铝薄膜,并研究了Ar离子魄注入角度对薄膜的织构形成的影响.结果表明,薄膜织构度对辅助离子束入射角度非常敏感,在辅助离子束入射角为35°时,薄膜(111)织构最强,电阻率最小,附着力最好,适合于声表面波器件中的应用.     

沉积入射角度对热障涂层形貌和性能的影响

采用真空电弧镀（ARC）技术在DZ125合金基体上制备NiCrAlYSi(HY3)金属粘结层,然后采用电子束物理气相沉积（EB-PVD）技术,分别以0°、20°、40°、60°和80°五种入射角度沉积氧化钇稳定氧化锆（6～8YSZ）陶瓷涂层,研究了入射角度对涂层形貌和性能的影响。结果表明：五种入射角度的热障涂层均能形成柱状晶结构,随着入射角度增加,孔隙率和柱状晶倾斜角度均逐渐增加,涂层厚度逐渐减小;对带涂层试样进行结合强度测试,入射角度0°～40°时涂层的结合强度均在55MPa以上,入射角度增加到80°时,结合强度降低到15.7MPa;热冲击条件下,陶瓷面层和基体之间形成TGO,由于不同入射角度下涂层孔隙率不同,TGO生长速度不一致,导致其热冲击寿命存在明显差异,入射角度为0°～40°时涂层的热冲击寿命均超过4000次,入射角度为60°时涂层的热冲击寿命为3371次,入射角度为80°时涂层的热冲击寿命最短,仅为1836次。     

离子束辅助沉积入射角对FexCr1-x合金薄膜微结构及磁性的影响

运用离子束辅助沉积技术在不同的离子束入射角(0°,15°,30°,45°,60°,75°)下,制备了的FexCr1-x合金薄膜(x=50,67),并对其微结构和磁性进行了研究.在两组不同成分的薄膜中,均发现仅在入射角为45°时,垂直于膜面的方向上出现了(002)择优取向,且伴随着膜面的平面磁各向异性,而在其他角度的情况下,无择优取向及平面磁各向异性获得.根据择优取向的形成机制,斜入射的离子束在沉积过程中起到了混合及沟道效应的作用.     

强流脉冲离子束模型及辐照靶材能量沉积的模拟研究

强流脉冲离子束(IPIB)及其在靶材中沉积的能量是研究束流与靶材作用的基础.根据三束材料改性国家重点实验室从俄罗斯引进TEMPⅡ型加速器实测的磁绝缘二极管(MID)的加速电压波形及法拉第杯检测到的MID焦点处离子流密度波形,对其进行拟合得到高斯脉冲分布模型,以此为基础采用Monte Carlo方法模拟了离子在铝靶内沉积的能量,得到了一个脉冲内靶材内沉积的能量的时空演化规律.计算了单能离子束以20°～40°角入射铝靶情形.不同能量的单能H+束和C+束以一定角度入射时的最大射程比垂直入射时都要小,表面处单位长度沉积的能量随入射角的增加而增多.IPIB入射铝靶时变化规律同单能离子束.同时对H+和C+二维入射靶材情况也进行了模拟研究.     

分子动力学模拟不同入射角度的SiF3+对SiC表面的作用

采用分子动力学模拟方法研究了300K入射能量150eV时,以不同角度(5°、30°、60°和75°)入射的SiF3+与SiC表面的相互作用过程。模拟中使用了用于Si-F-C体系的Tersoff-Brenner势能函数。模拟结果显示,入射SiF3+与SiC表面相互作用后会分解,分解率随着入射角度的增加而减小。分解产物除少量散射外,大部分会沉积在SiC表面,Si和F在SiC表面的平均饱和沉积量随入射角度的增加而减少。随着SiF3+不断轰击SiC表面,SiC表面会形成Si-F-C反应层,且反应层厚度随着入射角度的增加而减少。同时发现SiC中的Si原子较C原子更容易被刻蚀,与实验结果一致。当刻蚀达到稳定,入射角度为5°、30°、60°和75°时,C的刻蚀率分别约为0.026、0.038、0.018、0.005,Si的刻蚀率分别约为0.043、0.051、0.043和0.023。各入射角度下,产物分子种类主要为F、SiF和SiF2。F和SiF产物量随入射角度增加而增加,而SiF2产量随入射角度增加而减少。在入射角度等于5°和30°时,SixFyCz是主要的含C产物;而在入射角度等于60°和75°时,CF是主要的含C产物。在入射角度等于5°和30°时,SiF2是主要的含Si产物;在入射角度等于60°和75°时,SiF是主要的含Si产物。刻蚀主要通过化学增强的物理溅射进行。     

低能Ar+离子束辅助沉积择优取向Pt(111)膜

采用低能Ar+离子束辅助沉积方法,在Mo/Si(100)基底上沉积Pt膜,离子/原子到达比分别为0.1、0.2、0.3.若Ar+离子的入射角为0°,XRD谱分析表明,沉积的Pt膜均呈(111)和(200)混合晶向;当Ar+离子的入射角为45°,沉积的Pt膜均呈很强的(111)择优取向.因此若合理控制Ar+离子束的入射角,可在Mo/Si(100)衬底上制备出具有显著择优取向的Pt(111)薄膜.本文采用Monte Carlo方法模拟低能Ar+离子注入 Pt单晶所引起的原子级联碰撞过程,得出Ar+离子入射单晶铂(200)晶面时,Ar+离子的溅射率与入射角的关系,对Pt膜择优取向的机理作了初步的探讨和分析.     

Estimation of Parameters of Universal Distribution of Moments of Failure of Products

A method is proposed for estimating the parameters of a mixture of exponential and Weibull distributions for which the accuracy of preliminary estimates obtained by graphical analysis is refined in accordance with the criterion of maximum likelihood. The efficiency of the proposed method is supported by the results of statistical modeling.     

Evaluation of optical properties of highly scattering media by moments of distributions of times of flight of photons

A novel method for the determination of the optical properties of tissue from time-domain measurements is presented. The data analysis is based on the evaluation of the first moment and the second centralized moment, i.e., the mean time of flight and the variance of the measured distribution of times of flight (DTOF) of photons injected by short (picosecond) laser pulses. Analytical expressions are derived for calculation of absorption and of reduced scattering coefficients from these moments by application of diffusion theory for infinite and semi-infinite homogeneous media. The proposed method was tested on experimental data obtained with phantoms, and results for absorption and reduced scattering coefficients obtained by the proposed method are compared with those obtained by fitting of the same data with analytical solutions of the diffusion equation. Furthermore, the accuracy of the moment analysis was investigated for a range of integration limits of the DTOF. The moment analysis may serve as a comparatively fast method for evaluating optical properties with sufficient accuracy and can be used, e.g., for on-line monitoring of optical properties of biological tissue.     

Estimation of potentialities of methods of summation of direct measurement errors

Conventional methods for summation of direct measurement errors are considered. Conditions under which these methods provide consistent results are stated. It is proposed to utilize for characteristic of the total error, its interval estimator or the half-sum of the value obtained by adding up its arithmetic and geometric random errors.Translated from Izmeritel'naya Tekhnika, No. 4, pp. 10–12, April, 1995.     

空压机轴承箱蜗壳温度探头油封改造

由于空压机进气侧轴承箱蜗壳温度探头密封效果不好,使空压机及其后续管道受到油污染。后将温度探头的O形圈密封改为骨架油封,杜绝了轴承箱漏油问题。文章简介空压机的结构和技术参数,详细介绍了骨架油封的制作和优点。     

Characteristics of mechanical properties of materials in studies of conditions of attainment of marginal states

It is shown that conditions of attainment of marginal states in the material of structural components are formulated on the basis of analysis of force and deformation criteria of formation and development of destruction. The parameters of these criteria are data on types of structural materials, standard and special characteristics of their mechanical properties, structural forms of considered elements of the equipment, and their operating stress loading. In this case, the construction of a system of state equations for describing interrelation of current damage, external actions, and responses to them is based on the concept of calculating variations in properties of materials at all stages of the design life cycle.     

Determination of parameters of microstructural inhomogeneity of deformation of metals by the method of modeling

The article suggests a method of evaluating the microstructural inhomogeneity of deformation of metals by modeling. The method includes the measurement of deformations of metal according to meshes of a dividing grid with small base and the calculation of the distribution parameters of microdeformations in model representation. It is shown that the modeling method makes it possible objectively to evaluate the microinhomogeneity of deformation of metals independently of the chosen mesh size of the dividing grid. New structural characteristics are introduced: the base and wave of variation expressing the degree of crumbling or amalgamation of metal grains by inhomogeneity of deformation.Translated from Problemy Prochnosti, No. 7, pp. 40–44, July, 1991.     

Analysis of the rate of propagation of the wave of change of boiling modes

An approximate analytical expression is derived for the velocity of the front of the wave of change of boiling modes on a rod and on a plate. The impact of the Thomson effect and of the heater orientation in the gravity field is included. Adequate agreement is demonstrated between the derived relations and experimental data.     

水三相点复现的不确定度评定

水三相点是开尔文热力学温度的唯一基准点，也是ITS-90国际温标重要的定义固定点。因此，水三相点不确定度分析对整个温标的建立、温度量值传递起着至关重要的作用。近3年来，中国计量科学研究院研制出一系列高质量的水三相点容器，加强了水三相点的研究，为不确定度的分析提供了更为可靠的实验依据。同时，不确定度的分析也是客观评价新研制容器性能的一个重要指标。因此，根据实验结果对新研制容器所复现的水三相点进行了不确定度评定。评定结果表明，其扩展不确定度为0．16mK(k=2．69，P=0．99)。