辅助气体流量对光致等离子体控制的影响

本文旨在实验研究高功率CO2激光深熔焊过程中辅助气体流量对等离子体控制的影响规律。结果表明，熔深随气体操作流量变化会呈现三个区间：P区间、S区间、I区间。同时气体流量对等离子体的控制有一个最佳值区间。在这个区间内，等离子体得到了较好的控制。     

辅助气体对CO_2激光焊接光致等离子体屏蔽的影响

采用２０ｋＷＣＯ２激光加工系统焊接低碳钢，研究了辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响。研究结果表明，辅助气体不同时等离子体屏蔽临界功率密度由小到大的排列顺序为：Ａｒ→Ｎ２→ＣＯ２→Ｈｅ。Ａｒ作为辅助气体时，等离子体屏蔽的临界功率密度可以低至１．８５×１０６Ｗ／ｃｍ２。辅助气体对等离子体屏蔽临界功率密度的影响主要取决于气体的导热性和解离能，相比而言，气体电离能的影响是次要的。采用Ａｒ作为辅助气体时，等离子体屏蔽临界功率密度低的原因主要在于Ａｒ的导热性能差，激光支持的燃烧波（Ｌａｓｅｒ－ｓｕｐｐｏｒｔｅｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＷａｖｅｓ—ＬＳＣ）波容易过热和扩展。     

低碳钢CO_2激光焊接光致等离子体屏蔽的实验研究

采用20kWCO2激光加工机焊接st37－2钢,研究了辅助气体种类、气体流量以及聚焦激光束的离焦状态对等离子体屏蔽的影响。结果表明,不同辅助气体时等离子体屏蔽临界功率密度存在很大差异,由小到大的顺序为：Ar→N2→CO2→He。He良好的控制等离子体的能力不仅在于He高的电离能不易形成LSC波,更主要地在于He良好的导热性能抑制了LSC波的扩展。增大辅助气体流量或采用负离焦均可以在一定程度上减小等离子体屏蔽对焊接过程的影响。     

高功率CO2激光焊接等离子体的控制

本文分析了高功率CO2激光焊接等离子体的形成机理,系统地总结了等离子体的控制方法,讨论了辅助气体对等离子体的作用。     

激光深熔焊光致等离子体行为与控制

激光深熔焊中光致等离子体的行为影响焊接质量和焊接效率,本文论述了等离子体在激光溶熔焊中的形成机制与存在形式。讨论了不同功率密度时,等离子体对能量耦合的影响,分析了其对激光束的作用,特别是对光束的折射。归纳了工程中等离子体控制的几种方法和辅助气体控制等离子体的理论研究现状。     

激光诱导Al等离子体中电子密度和温度的实验研究

激光烧蚀等离子体在微量元素分析方面有着重要的应用背景，而缓冲气体的种类及压力对激光等离子体的特性有重要影响。报道了以氦气、氩气、氮气和空气作为缓冲气体，实验测定了不同气压下Nd：YAG激光烧蚀Al靶产生的等离子体中的时间分辨发射光谱，利用发射谱线的Stark展宽和相对强度计算了等离子体中的电子密度和温度，得到了在不同缓冲气体中激光诱导Al等离子体的电子密度随延时、气压的演化规律，同时得到了电子温度的时间演化特性。实验结果表明，电子密度的数量级约为10^17cm^-3，电子温度测量值约为10000K，二者都是在激光脉冲后随时间快速衰减，直到4μs以后达到一个较低的水平并缓慢变化，其中以氩气作为缓冲气体时等离子体中的电子密度最大。     

相变材料等离子体刻蚀的研究进展

首先综述了相变材料等离子体刻蚀技术的研究进展,然后讨论了影响相变材料等离子体刻蚀的主要工艺参数,如线圈功率、腔体气压、偏压、刻蚀气体及气体比例等,进而解释了工艺参数与刻蚀结果的依赖关系。同时采用多种分析手段,对相变材料在等离子体刻蚀工艺中产生的刻蚀损伤进行了分类和表征,并基于该分析结果提出了工艺优化方案。最后总结了相变材料等离子体刻蚀技术的反应机理,相变材料的刻蚀是自发反应与离子辅助化学反应相结合的过程,同时物理溅射与低挥发性产物的离子激发脱附也起着重要的辅助作用。     

气体动力膨胀区内激光等离子体运动的初始阶段

本文主要介绍有关激光等离子体的气体动力学性质的实验研究,这种等离子体是用聚焦的高功率激光辐照靶面而形成的。用干涉照片分离图象借助光电图象转换管作时间扫描,测定了被加热部分等离子体压力、离开靶面的质量通量以及被加热的等离子体质量与时间的关系。讨论了被加热等离子体中所发生的气体动力学过程。观察到在多模Q开关激光器的情况下,在脉冲起始阶段等离子体压力就达到最大值。激光能量为8焦耳时,等离子体的最大压力高达10⁶巴。     

气体介质中的飞秒超连续光谱的产生

超短脉冲激光在气体中传播时会发生自聚焦、电离、吸收、散射、散焦和自相位调制等多种过程,其结果是人射激光的强度和光谱都将发生变化．得到巨大展宽的光谱则称为超连续光谱．在产生等离子体的情况下,赵连续光谱的产生是等离子体密度随时间变化引起人射激光非线性相移随时间变化的结果．故研究光谱的变化,有可能推得激光与气体介质相互作用过程中等离子体变化的动力学过程,对于进一步了解激光与气体介质相互作用中的各种机制有重要意义．另外,产生赵连续光谱对于开拓短波长光源,用连续谱研究材料的非线性光学性质和各种动力学过程都…     

旋转气流控制激光切割特种钢薄板

以氧为辅助气体的激光切割工艺切割不锈钢等特种钢板时容易产生挂渣现象,因此大多采用高压高纯度氮气或惰性气体辅助激光切割不锈钢。在对熔渣形成原因及规律进行实验研究的前提下,提出了仍以氧辅助切割以降低激光切割功率,通过在工件底部加设旋风除渣器,形成旋转气流控制熔渣流向以去除熔渣的方法。实验证明,当同轴辅助切割气体为氧气,气体压力降低为300 kPa,旋转气流引导装置气体压力为100 kPa,激光功率为500 W,模式为TEM01,焦点位于0.5 mm厚硅钢片工件上表面,切割速度为3 m/min时,可获得光滑的高质量切口。     

基于L298N芯片对离子渗氮中压强的控制

离子渗氮工艺对炉体内压强的控制要求比较高，本文设计了一种基于L298N芯片驱动直流电动机控制的气体流量控制器，可用于控制反应炉的抽气气体流量，提高了炉体压强控制精度，降低了生产成本。     

快速轴流工业CO_2激光器的自动气压测控系统

简述快速轴流工业CO2激光器基本工作原理以及建立气压自动控制系统的必要性，对气压测控系统的设计原理进行了分析、并且提出实现这一控制过程的最佳设计方案。     

ECR等离子体沉积系统中等离子体特性的模拟

本文建立了一个物理模型，编写了数值程序，模拟了微波电子回旋共振（ＥＣＲ）等离子体流的特性。假定等离子体中的电子服从玻尔兹曼关系，离子在从共振区流向衬底的过程中与中性气体发生电荷交换和弹性碰撞。根据等离子体区应满足的电荷准中性条件，采用蒙特卡罗方法可计算出自恰的等离子体电位及离子密度分布。从而分析了磁场形态和气压对等离子体密度空间分布，入射到衬底上的离子通量和平均能量的影响，结果表明：磁场形态和气压都可用来独立控制等离子体流的性能，这对于使用该种等离子体源进行薄膜沉积和刻蚀有一定的理论指导意义。     

基于数值模拟计算的返回舱再入黑障特性分析

为了研究返回舱再入黑障区等离子鞘套的特性,利用FASTRAN软件对返回舱再入黑障段进行数值模拟计算,获得了返回舱周围流场和气体电离等参数的分布特性。结果表明:返回舱再入段由于进行高超声速飞行,气体的压缩形成强的弓体激波,激波层内气体压强增大,温度升高,气体发生电离,产生NO+离子和电子等带电体,形成了包覆在返回舱周围的等离子鞘套。通过分析不同返回舱的计算数据,得出返回舱激波层后气体温度的变化与初始速度相关,压强的变化与初始速度和初始压强相关;激波层后气体离解的程度与振动温度相关,N2较O2发生离解的振动温度高;影响等离子鞘套的主要参数是平动温度和电子数密度,其大小和分布在不同返回舱的相同归一化距离下基本一致。     

生产型GaN MOCVD(6片机)设备中的压力控制技术

反应室压力控制稳定是保证工艺重复性和陡峭界面生长的关键之一。分析了影响压力控制精度的主要因素,介绍了采用软件、硬件结合的方法,通过闭环压力控制、差压控制、高精度流量控制和补偿气路设计等技术手段,实现高精度压力稳定性和无扰动气体切换,首次在国产生产型GaN-MOCVD(6片机)设备上生长出高质量的多量子阱蓝光LED外延材料。     

Reactive ion etching of gallium nitride films

Reactive ion etching (RIE) was performed on gallium nitride (GaN) films grown by electron cyclotron resonance (ECR) plasma assisted molecular beam epitaxy (MBE). Etching was carried out using trifluoromethane (CHF₃) and chloropentafluoroethane (C₂ClF₅) plasmas with Ar gas. A conventional rf plasma discharge RIE system without ECR or Ar ion gun was used. The effects of chamber pressure, plasma power, and gas flow rate on the etch rates were investigated. The etch rate increased linearly with the ratio of plasma power to chamber pressure. The etching rate varied between 60 and 500Å/min, with plasma power of 100 to 500W, chamber pressure of 60 to 300 mTorr, and gas flow rate of 20 to 50 seem. Single crystalline GaN films on sapphire showed a slightly lower etch rate than domain-structured GaN films on GaAs. The surface morphology quality after etching was examined by atomic force microscopy and scanning electron microscopy.     

保护气流对CO2激光焊接铝合金的影响

利用3 kW高功率CO2激光器,通过改变保护气体流量和流动方向,对2 mm厚的A5083铝合金薄板进行了焊接实验研究.研究发现,小孔的稳定存在取决于保护气体对等离子体云的抑制效果,而侧吹保护气体对等离子体云的抑制效果主要取决于所形成的气流方向,从而影响焊接熔化特性.利用有限元法对激光焊接时保护气体在小孔内部和表面气流状况进行了数值模拟,通过对不同焊接条件下模拟形成的小孔气动扰流的气流场和压力分布云图的分析,解释了采用逆向侧吹保护气体吹除等离子体的方法,可以更有效地抑制等离子体云的产生,防止小孔塌陷,有利于维持小孔的稳定性.     

气体压强对非晶硅薄膜光学特性的影响

采用RF-PECVD工艺在20～100 Pa范围内改变a-Si:H薄膜沉积工作气体压强.傅立叶红外光谱仪(FTIR)测试KBr衬底上的薄膜红外光谱峰随工作气体压强的变化情况,结合红外光谱峰的理论分析确定薄膜中氢含量随工作气体压强变化规律.光谱式椭偏仪中用Forouhi Bloomer(FB) 模型拟合得到薄膜的折射率(n),消光系数(k),厚度及光学禁带Eg,并用扫描电镜(SEM)断面分析对椭偏仪测试结果的准确性进行验证.根据Tauc公式推出薄膜的光学禁带宽Eg和截止波长,并和FB模型得到结果进行了比较,Eg(FB)和Eg(Tauc)的差值在11 meV内.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)表征了工作气体压强对a-Si:H薄膜微结构的影响.     

船用钢板大功率CO2激光深熔焊等离子体研究

焊接过程中产生的等离子体是激光深熔焊的固有现象，它通过对激光能量的吸收、折射、反射等降低到达小孔的激光能量密度，影响激光与工件相互作用。使用微距高速摄影系统，研究了大功率CO2激光焊接不同功率和不同侧吹气体流量下等离子体的形态和尺寸的变化规律。在相同条件下，激光功率越大，等离子体的尺寸越大，而且越不稳定，容易出现激光维持的燃烧(LSC)波，严重影响焊接过程的稳定性。而通过增加侧吹气体的流量，可以有效抑制LSC波的产生，并且减小等离子体的尺寸，增加焊缝熔深。