| 气体在玻璃中渗透的数值模拟 |
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| 引用本文： | 程宏昌,程耀进,庞妍,胡文波,卜忍安,樊慧庆. 气体在玻璃中渗透的数值模拟[J]. 西安交通大学学报, 2020, 0(1): 1-7 |
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| 作者姓名： | 程宏昌 程耀进 庞妍 胡文波 卜忍安 樊慧庆 |
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| 作者单位： | 1.昆明物理研究所微光夜视技术重点实验室;2.西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室;3.西北工业大学材料学院 |
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| 摘 要： | 为深入理解环境气体对超高真空电子器件玻璃壳体材料的渗透机理,采用巨正则蒙特卡罗法和分子动力学法对玻璃中的气体溶解、扩散两种渗透行为进行了数值模拟研究,基于原子模拟凝聚相优化分子势力场,计算了两种玻璃结构中氧气、氦气、氢气和水蒸气分子的溶解系数,以及氧气和氢气分子在钠钙玻璃中的扩散、渗透系数和扩散运动轨迹。计算结果表明:与玻璃材料亲和力较大的气体分子溶解系数较高;玻璃中金属离子的存在使玻璃中的孔径变小,从而降低了钠钙玻璃中气体分子的溶解系数;环境温度升高和气体压强增加使气体分子在玻璃中的扩散、渗透系数增加;在扩散过程的大部分时间中,气体分子在某一位置做往复振动,偶尔发生一次跳跃,这导致气体分子逐渐远离初始位置;因为玻璃材料能给体积较小的气体分子提供更多的有效扩散通道,所以H2比O2有较高的扩散系数。研究结果可为超高真空电子器件的真空失效机制探究、玻璃壳体的材料优选和结构优化提供一定的理论依据。
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| 关 键 词： | 玻璃结构 气体渗透 溶解扩散 数值模拟 |
Numerical Simulation of Gas Permeation in Glass |
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