空心阴极放电离子镀法沉积氮化钛涂层

论述了空心阴极放电离子镀的工作原理，ＫＹＦ－６００型离子镀膜机的特点，各工艺参数的选择与控制以及ＴｉＮ涂层齿轮切削性能的试验与结果分析。试验表明，经镀覆ＴｉＮ的高速钢齿轮刀具可提高寿命１至４倍，经济效益显著。     

空心阴极放电的阴极溅射分析

建立了空心极阴放电的二维自洽理论模型,通过阴极面上的电场、离子流和离子密度沿阴极截面的空间分布分析了放电中的阴极溅射问题,研究发现空心且极溅射型离子激光器中不均匀阴极溅射的现象来源于阴极面附近的电场、离子流和离子的不均匀分布,从理论上模拟并解释了实验观察到的阴极表面溅射一个或多个凹坑的现象。     

空心阴极放电的粒子模拟研究

应用粒子模拟软件对空心阴极放电进行粒子模拟,得到放电稳定状态时的电势分布和带电粒子的密度分布。利用模拟结果研究了放电电压为-800V,气压为1 Tort,基板偏压为-250V和-400V放电条件下的空心阴极放电特性。结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电时的等离子体区在阴极管的中心轴附近,且改变基板偏压对电子密度、粒子密度的空间分布有所影响,随着基板负偏压增加更有利于沉积均匀致密的薄膜。     

不等电位空心阴极放电特性的研究

本文提出一种不等电位空心阴极放电现象,对该现象的发生条件、电流放大效果进行了实验测定,并对不等电位空心阴极效应的放电机理、放电特性及其影响因素进行了初步的理论分析,得出一些有益的结论。     

管型空心阴极放电的流体模型模拟

采用二维流体模型对管型空心阴极放电(HcD)进行了模拟,得到放电稳定状态下的电势分布、电子和离子的密度分布、电子平均能量分布.利用模拟结果,理论研究了在气压为30~130 Pa,电压为150~300 V,阴极孔径在3～7.5 mm的范围内氩(Ar)空心阴极放电的特点.结果表明,放电中存在空心阴极效应,放电中的等离子体区域主要分布在管型空心阴极的两端,且改变放电电压、气压和阴极孔径等参数对放电特性有较大影响.     

空心阴极放电自脉冲现象的实验研究

研究了氩气中圆柱形空心阴极放电的自脉冲现象.测试了空心阴极放电不同阶段的伏安特性及自脉冲频率和电流脉冲上升沿随放电平均电流、气压和电路电容的变化;讨论了自脉冲的形成机理. 结果表明,自脉冲现象出现在空心阴极放电的负阻特性阶段,并具有稳定的频率.自脉冲频率随平均电流的增加而线性增大,气压和孔径的乘积pD值对频率的影响与其大小有关,但电极间的并联电容不影响脉冲频率;电流脉冲上升沿几乎与平均电流、气压或并联电容无关. 实验结果表明,自脉冲现象是空心阴极本身的一种特征放电过程.     

膏剂空心阴极放电离子渗硼机理研究

本文对空心阴极放电离子渗硼的机理以及渗入速度快的原因作了分析,并结合试验结果提出了强化渗速的机理。     

狭缝型微空心阴极维持放电等离子体

为在高气压条件下获得稳定、大体积的放电等离子体,实验研究了氩气中的狭缝型微空心阴极放电(SMHCD)特性. 设计了包括SMHCD的三电极放电系统,并利用SMHCD作为预电离源(等离子体阴极),在不同放电条件下测试了该系统的放电特性并讨论了其放电模式. 结果表明,SMHCD具有微空心阴极放电的特性,在适当条件下可以形成稳定的辉光放电. 利用SMHCD离子源可以获得大体积、高气压的狭缝型微空心阴极维持放电(SMSD)等离子体. SMSD具有普通直流辉光放电的特性,且SMHCD本身的放电电流以及第三电极处所加的电压对SMSD的形成有十分重要的作用. 该系统可以产生大面积均匀等离子体.     

空心阴极放电膏剂离子渗硼及其性能研究

论述了在辉光放电条件下采用空心阴极效应加热进行膏剂离子渗硼的工艺方法及掺硼层性能的研究,并对其渗入机理进行了分析。     

铝合金空心阴极放电辅助离子氧化技术的研究

针对海洋环境条件下铝合金点蚀比较严重问题,提出了基于空心阴极效应的离子氧化技术制备耐蚀保护层技术.在低频双极脉冲放电装置中进行铝合金氧化改性处理,温度控制在450⁵50℃范围内,氧化时间为3 h.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对氧化层进行分析表征,实验表明可在铝合金表面制备20550℃范围内,氧化时间为3 h.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对氧化层进行分析表征,实验表明可在铝合金表面制备20⁵00 nm厚的致密光滑的氧化层(Al2O3).在3.5%NaCl溶液中对未处理和离子氧化样品进行浸泡腐蚀实验,经过浸泡20 d后,未处理样品受到严重腐蚀,而氧化样品表面无明显腐蚀现象.由此可见空心阴极放电辅助离子氧化技术可以显著提高铝合金的耐点蚀性能.     

空心阴极离子镀氮化钛工艺对膜层性能的影响

本文主要研究HCD离子镀中工艺参数对膜层性能的影响。测量了镀膜室内温度及沉积膜厚的分布;研究了反应气体量对膜层性能的影响;分析讨论了温度、反应气体量的作用。结果表明,镀膜过程中工件最高温度低于500℃,可用于高速钢刀具镀膜,镀膜厚度沿工件架环向分布极不均匀,随氮流量增加,膜层组份,相结构及择优取向均发生变化,从而对膜层机械性能产生了影响。     

微空心阴极放电自持的辉光放电的理论及实验

利用蒙特卡洛方法模拟了微空心阴极放电（MHCD）出射电子的空间以及能量分布，并在此基础上模拟了微空心阴极放电自持的辉光放电中电子的空间分布．模拟表明减小MHCD绝缘层厚度，能有效地改变从微空心阴极放电中出射电子的能量分布，从而提高电子发射效率．对于给定的微空心阴极放电电压，电子的发射存在一个轴向电压阈值；轴向电压的进一步增加，出射的电子数会达到饱和．实验表明以MHCD作为辉光放电电子源是可行的，并且微空心阴极放电自持的辉光放电特性的实验结果和理论模拟是一致的．     

微空心阴极放电构成的紫外准分子灯

根据微空心阴极放电(m icrohollow cathode d ischarge,简称MHCD)的基本结构,设计了一种新颖的放电结构,它利用MHCD与第三电极(金属针)之间构成新的放电方式,产生大体积高电流密度的辉光放电等离子体,利用等离子体中强烈的准分子辐射制作紫外准分子灯。利用该放电结构进行了Xe气的放电实验,实验测到了波长为172nm的强烈准分子辐射;在400Torr气压下放电,大约有15%的内部效率;当21个这样的放电并联运行时,获得了功率密度为15mW/cm2的真空紫外光输出。实验结果表明:利用这种结构能够制作出高功率的紫外准分子灯。     

涂渗剂空心阴极放电离子渗金属

本文利用空心阴极放电现象对在表面涂覆有渗剂的试样进行离子渗金属的试验研究。初步结果表明,该方法是一种工艺简单、渗速快、无污染的渗金属新工艺,并有广阔的工业应用前景。     

放电电压形式对空心阴极甲烷放电等离子体组分及离子能量的影响研究

为了优化空心阴极结构中有机气体放电制备类金刚石薄膜的放电电压形式,掌握放电等离子体组分及能量特性,采用直流和重复频率脉冲两种外施电压形式,运用发射光谱诊断法结合数值仿真研究了不同放电电压形式下空心阴极甲烷放电等离子体组分特性。研究结果显示,放电平均电流接近时,直流电压作用下的甲烷分子解离程度比重复频率脉冲电压作用下更高。升高直流电压或脉冲电压幅值,增加脉冲宽度,提高脉冲频率,均可促进甲烷分子解离。不同放电电压形式下甲烷放电等离子体中的单碳离子比例差异较大,重复频率脉冲电压作用下,放电等离子体未充分发展,且电子能量更高,利于单碳离子的生成,使单碳离子比例更高。同时,利用减速电场法获得了不同放电电压形式下到达基底的离子能量分布情况,发现重复频率脉冲电压作用下的离子能量更高,并呈双峰分布,直流电压作用下离子能量呈单峰分布。离子能量与外施直流电压或脉冲电压幅值呈正相关性。     

空心阴极与多弧离子镀TiN薄膜的表面形貌及性能

分别采用多弧镀、空心阴极离子镀及电子束强化多弧镀的方法在高速钢表面制备TiN薄膜,对其进行表面形貌及性能的研究。经光学显微镜、扫描电镜（SEM）、激光共聚焦显微镜（LSCM）对TiN薄膜表面形貌及断口观察分析表明,空心阴极离子镀薄膜表面较为平整,无熔滴颗粒（大颗粒）存在,空心阴极发射的电子束对多弧离子镀薄膜表面熔滴颗粒数量和尺寸有着明显的改善作用。随着电子束功率提高,多弧离子镀薄膜表面熔滴颗粒尺寸呈明显减小趋势,且数量呈减少趋势。     

空心阴极磁约束氦放电中电子运动计算机模拟

采用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法，模拟了磁场影响下矩形空心阴极电中电子的运动及其产生非弹性磁撞情况，得到了终止条件下电子的能量分布，空间分布，以及离子的空间分布，磁场的引入改变了电子的衍程和产生各种非弹性碰撞的次数与位置，影响了整个放电过程，电子的各种参数分布的差异，正是由少数非弹性磁撞决定的，通过模拟得到，在恰当的磁场强度下，可改变电子的位置和能量分布，使总的离化数增加，改变负辉区和阴极位降区的离子     

一种基于空心阴极放电的宽带等离子体微带开关

提出一种基于空心阴极放电等离子体的宽带微带开关,其基本原理是以放电等离子体代替微带线射频微机电系统(RF MEMS)开关的金属悬臂来实现开关功能.利用低气压下空心阴极放电产生微带等离子体,并研究了这种开关的传输特性.结果表明,放电系统工作时,等离子体开关对1～9GHz电磁波的传输效率为10%～30%;不产生等离子体时,开关间隙将隔离电磁波;开关对脉冲电压的响应时间约为1μs.利用空心阴极结构和脉冲电压驱动可以实现宽带微带开关.     

LaB6空心阴极放电电压波动现象及发生机理

由于发射电流密度大,LaB6空心阴极已被广泛地用于空间电推进领域。针对间歇性放电时LaB6空心阴极放电电压波动的现象,首先分析不同区间放电电压波动幅值及规律,确定造成电压波动的原因。然后对试验后的LaB6发射体表面成份及中毒机理进行了分析,最终得出：暴露大气后LaB6空心阴极表面吸附了大量的氧气,并与其表面形成了强偶极矩,导致发射体表面逸出功增加。由此,再次工作时放电电压将上升;通过对LaB6发射体加热预处理或离子轰击的方式,可去除发射体表面吸附的氧气和形成的氧化物,此时空心阴极的放电电压将降低。使用该方式能有效改善空心阴极放电性能、提高器件的可靠性。