真空技术

• 光学压力计的标定及应用

  聂中梁;王新广;王进;杨远超;胡常乐;孙羽;胡水明;

  搭建了基于光学谐振腔的气体压力测量装置，即光学压力计。使用测量不确定度为0.001 1%(k=1)的活塞压力计，对两套独立的光学压力计进行标定，并对光学压力计的测量不确定度进行了系统的分析与评定，最终得到其压力测量的合成标准不确定度。利用该光学压力计对一台标称测量不确定度为0.025%的商用电容薄膜真空计进行多次校准。结果表明，在校准后的1年时间内，该薄膜压力计电容薄膜真空计的测量不确定度可达0.003%，大幅度提高了该商用电容薄膜真空计的测量不确定度。该光学压力计具有较好的长期稳定性，可应用于校准各种商用压力计，提高实际测量不确定度。

  2024年05期 v.30;No.192 467-472页 [查看摘要][在线阅读][下载 1207K]
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• 基于LaB_6阴极的伪火花开关仿真与实验研究

  丁闻婧;冯进军;杨鸿飞;

  伪火花开关是一种具有高电压大电流的脉冲功率技术开关，高重频伪火花开关在对潜通讯、水下对抗、高能激光武器、污水处理、食品加工等领域中都得到广泛的应用。阴极材料的选择影响开关的触发导通过程，因此对重频性能具有重要影响。对触发单元进行仿真分析，将具有高发射性能的六硼化镧（LaB6）阴极与铜（Cu）阴极进行对比，得到电极材料对阴极发射电流以及触发单元电子密度的影响。测试了LaB6、Cu两种阴极的伪火花开关，结果表明LaB6阴极在重频工作状态下具有较宽工作气压范围，触发电压最低仅需100 V，具有良好的工作稳定性。

  2024年05期 v.30;No.192 473-477页 [查看摘要][在线阅读][下载 988K]
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• 多星真空热试验可移动冷板热沉设计分析与试验验证

  郭红运;梁晓华;蒙利发;刘欢欣;刘翰;

  为避免微小卫星产品的多星热平衡热真空试验中多个卫星之间外热流干扰的影响，设计了可移动冷板热沉，主要由冷板、骨架、导轨滑车及液氮管道连接系统等组成。简述了可移动冷板热沉的设计，对冷板热沉进行了热负荷计算和仿真分析。分析结果表明，冷板热沉正反面总热负荷为1 000 W/m2时，冷板热沉温度低于100 K。在试验验证中，对冷板热沉施加不同的热流值，冷板热沉温度均满足试验要求，试验结果表明，移动冷板热沉可以作为热沉组件在多星热平衡热真空试验中使用。

  2024年05期 v.30;No.192 478-483页 [查看摘要][在线阅读][下载 1157K]
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• 基于Ramsey干涉的小型化冷原子微波钟研究进展

  张炯阳;肖玉华;王骥;李慧;高望远;张文玺;陈江;刘志栋;

  基于Ramsey干涉的冷原子钟已被证实具有很高的稳定度和准确度。经过近30年的发展，冷原子钟技术水平不断提高，运行可靠性不断提升，并逐步在便携式和可移动时频系统上得到应用，冷原子钟的小型化已成为该领域的研究热点。阐述了基于Ramsey干涉的冷原子微波钟的工作原理及运行过程，分析了冷原子钟小型化的关键技术，梳理了目前小型化冷原子钟的研究进展，表明了基于腔内冷原子制备的原位干涉技术是实现冷原子钟小型化的有效途径，由此发展的冷原子钟兼具高性能、高可靠、高集成化等优势。

  2024年05期 v.30;No.192 484-495页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K]
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薄膜技术

• 液态靶材磁控溅射技术研究进展

  王浪平;孙田玮;

  随着先进制造业的迅猛发展，对高性能涂层的需求日益增长。以经济高效的方式沉积高性能涂层成为了科学界研究的热点。液态靶材磁控溅射技术因兼备磁控溅射与蒸镀的优点，受到了研究者的广泛关注。从液态靶材磁控溅射技术的基本原理出发，深入分析了放电过程中的特点与等离子体特性，总结了其特点与优势以及在涂层沉积领域的具体应用，最后指出了该技术当前存在的不足之处，并对其未来的发展趋势进行了展望。

  2024年05期 v.30;No.192 496-503页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K]
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• 透明衬底铜铟镓硒太阳电池的背接触优化研究

  孟赫;姚毅峰;马静怡;杨逍;刘芳芳;刘玮;

  近年来，透明衬底太阳电池凭借着双面透光、发电量潜力大的优势，应用于建筑集成光伏等众多新兴场景，引起广泛关注。其中，铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳电池具有高吸收系数、可柔性化等优点，被认为是透明衬底太阳电池的理想选择之一。然而，透明衬底与CIGS吸收层背界面能带不匹配及其在高温工艺中易生成GaOX副产物，导致衬底与吸收层之间难以实现良好的欧姆接触。针对该问题，引入了不同厚度的薄Mo层作为FTO透明衬底与CIGS之间的中间层，研究了其对太阳电池性能的影响。研究结果表明，薄Mo层的引入促进了CIGS薄膜元素的均匀扩散，提高了薄膜的结晶质量。随着Mo层厚度增加，背界面的缺陷态密度和势垒高度逐渐降低，背界面处载流子复合减少，但透射率损失增大。40 nm厚度的Mo层在确保衬底透射率不降低的同时，能够显著提升太阳电池的性能。研究结果为进一步优化CIGS太阳电池的设计提供了有益的参考。

  2024年05期 v.30;No.192 504-511页 [查看摘要][在线阅读][下载 1218K]
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• 类金刚石薄膜的摩擦腐蚀性能研究进展

  杨景圆;刘黎;陈丽;

  类金刚石（Diamond-Like Carbon,DLC）碳膜具有硬度高、摩擦系数低、磨损率低、耐腐蚀性强等特点，自80年代以来备受关注，现已得到了广泛应用。但其摩擦腐蚀性能受微观结构、组分和环境介质影响较大，限制了实际应用范围。讨论了氢含量、掺杂异质元素及多层结构对DLC薄膜在溶液介质中摩擦腐蚀性能的影响，总结了DLC薄膜在海水环境、醇类环境及酸性环境中的摩擦腐蚀行为，探讨了薄膜在海水环境中的摩擦腐蚀机理。展望了DLC薄膜摩擦腐蚀性能的发展趋势。

  2024年05期 v.30;No.192 512-521页 [查看摘要][在线阅读][下载 1584K]
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• 空间天线用金属薄膜/有机材料结构脉冲激光刻蚀界面特性研究

  王瑞;格桑顿珠;魏广;杨建平;胡汉军;尚凯文;吴敢;

  为了研究脉冲激光刻蚀过程中金属薄膜/有机材料界面的特性变化，以典型的有机材料聚酰亚胺（PolyImide,PI）为基底，通过物理气相沉积在其表面制备了1μm厚的金属Cu薄膜，分别采用短脉冲（100 ns）和超短脉冲（290 fs）激光刻蚀去除部分金属薄膜，然后借助XPS、SEM等对刻蚀后的界面进行了表征分析，测试了样品高频段（4～18 GHz）的介电性能以及太阳光谱（200～2 000 nm）的透射性能。结果表明，纳秒和飞秒激光作用后，Cu/PI这种热物性相差很大的材料体系的界面特征存在共性和差异。共性体现在两种激光刻蚀后的介电常数和损耗因子值比刻蚀前均有小幅提升，这是由刻蚀过程中金属薄膜气化反向沉积的颗粒及界面处PI碳化在新表面上形成了一层很薄的介质薄膜引起的。差异性体现在界面微观形貌上，由于飞秒和纳秒激光的作用机制不同，飞秒激光刻蚀后界面浅表层形成了微孔洞结构，导致在500～2 000 nm可见/近红外波段透射率下降60%左右，而纳秒激光刻蚀后透射率没有明显变化。

  2024年05期 v.30;No.192 522-527页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
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电推进技术

• 高分辨率阻滞势分析仪设计与验证

  田恺;张宏;祁小峰;李贺;陈新伟;田东鹏;

  为提高电推进羽流离子能量分布测量分辨率，设计研制了结构尺寸为Φ19 mm×24 mm的4栅型阻滞势分析仪（RPA）。设计关键参数为栅网网孔直径为0.3 mm，网孔心距为0.5 mm，电子排斥栅和离子阻滞势栅间距2 mm，能量分辨率为9.8%。RPA在LIPS-200离子电推进羽流区验证的结果表明：离子能量分布在955～1 047 eV，离子能量平均值为1 001.0 eV，ΔE_(FWHM)为36.1 eV，能量分辨率为3.6%。在LHT-40霍尔电推进羽流区验证结果表明：离子能量分布在220～279 eV，离子能量平均值为249.6 eV，ΔE_(FWHM)为23.4 eV，能量分辨率为9.4%。该RPA离子能量分辨率指标优于国内外同类产品，具有更小的测量不确定度。

  2024年05期 v.30;No.192 528-534页 [查看摘要][在线阅读][下载 2093K]
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• 空间超高比冲推进技术综述

  王紫桐;贺亚强;蒲彦旭;耿海;王珏;温正;陈强强;岳士超;

  比冲是衡量空间推进系统效率的核心指标，持续提高比冲是空间推进技术发展的永恒追求，以木星以远行星际探测为代表的复杂宇航任务对空间推进系统提出达到超高比冲的要求。系统梳理了超高比冲空间推进的主流技术路线，从静电加速机制、电磁场加速机制、新型推进剂加速机制以及新能源加速机制等方面阐述了实现超高比冲的技术途径，分析了提升比冲的关键技术，给出了超高比冲技术发展建议，展望了超高比冲技术的应用前景，为超高比冲技术突破提供参考。

  2024年05期 v.30;No.192 535-543页 [查看摘要][在线阅读][下载 1109K]
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• 国外离子推力器栅极几何形貌测试评价技术的应用与发展

  李兴坤;耿海;郑茂繁;陈新伟;何非;田东鹏;

  栅极组件作为离子推力器的核心部件，对电推力器的性能、可靠性及寿命起着非常重要的作用。简述了离子推力器栅极几何形貌测试评价技术的主要研究内容，重点论述了国外航天技术先进国家在寿命试验中应用栅极几何形貌测试评价新技术的重要进展，总结了几何形貌测试评价技术的发展趋势。

  2024年05期 v.30;No.192 544-555页 [查看摘要][在线阅读][下载 1583K]
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低温技术

• 环路热声制冷机的多层丝网回热器数值模拟研究

  文靖;康慧芳;张凌霄;

  热声制冷技术具备高度可靠性的同时具有显著的环境友好性，回热器作为核心部件直接影响热声制冷机的性能。为了使热声制冷机回热器在不同温度下均高效地泵热，设计了一种使用多层丝网回热器的四级环路热声制冷机并进行了数值模拟研究。计算结果表明，多层回热器的设计有利于保证回热器换热效果的同时减少黏性耗散，从而提升制冷机制冷量和效率。研究表明，三层丝网回热器的系统性能最优，在6 MPa高压氦气、高温端923 K、室温端303 K的条件下，在77 K制冷温度时获得制冷量109 W，高于单层、二层和四层回热器。

  2024年05期 v.30;No.192 556-565页 [查看摘要][在线阅读][下载 1360K]
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• 1.8～300 K温区温度计标定平台设计与测试分析

  曹聪;周芷伟;吴克平;朱志刚;黄智弘;

  核聚变装置通常在超低温环境下运行，对温度的精确测量有着严苛的要求。超低温环境下的温度精确测量与标定直接影响着核聚变、高能物理、航空航天等涉及超低温环境的研究领域的发展。根据聚变堆主机系统综合研究设施CRAFT的测试条件，设计了液氦温度计标定平台，可开展1.8～300 K温区内的温度标定与实验研究。该平台通过吉福德-麦克马洪循环制冷机（GM制冷机）以及毛细管节流制冷，实现样品腔降温至1.8 K；通过调节加热器功率控制样品腔温度，可实现1.8～20 K温区内±5 mK波动、20～300 K温区内±15 mK波动的温度环境条件。使用低温测量控制设备对标定区域进行不同温度点位的控温和数据采集，最终得到标定精度结果为：1.8～4.2 K时为±9.54 mK;4.2～20 K时为±22.44 mK;20～300 K时为±346.78 mK。

  2024年05期 v.30;No.192 566-571页 [查看摘要][在线阅读][下载 931K]
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• 火箭升空大热流下低温贮箱热分层仿真研究

  王天祥;陈强;王磊;梁鸽;厉彦忠;

  为揭示运载火箭裸壁贮箱内低温推进剂的温度场分布，建立了涵盖流体区与固壁区的耦合仿真模型，实现了地面预增压、升空气动加热、升空增压排液过程的连续预示，对比研究了贮箱侧壁是否绝热对箱内热分层与增压规律的影响。结果表明：预增压阶段的增压效果与箱内气枕区的热力学状态密切相关，延长预增压过程有利于减弱后期压力衰减幅度；裸壁贮箱升空阶段的气动加热会产生强烈的自然对流与热分层，影响液氧温度品质，箱内液氧最高温度可超过93 K；贮箱采用发泡绝热后可显著减弱升空气动热对箱内低温推进剂温度品质的影响。研究工作可为未来火箭低温贮箱的绝热方案设计提供指导。

  2024年05期 v.30;No.192 572-579页 [查看摘要][在线阅读][下载 1214K]
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• 基于流固耦合传热的液氢管道流动特性仿真研究

  刘凯;陈叔平;赵国锋;王鑫;吴宗礼;姚淑婷;王玉洋;马晓勇;

  液氢在管道输送过程中极易发生气液两相流现象，严重影响液氢输送系统的安全性和高效性。针对这一问题，建立液氢管道三维数值模型，分析液氢管道主要传热结构，优选合适的支撑与管道接头形式，并探究液氢管道流动特性，着重分析入口流速、入口压力等工艺参数对液氢管道截面含气率和温升的影响规律。结果表明：三角形支撑与Bayonet接头的绝热效果较优；液氢管道输送过程中截面含气率随入口流速的增大先减小后增大，存在最佳入口流速，针对内管Φ32 mm的液氢管道，最佳入口流速为4 m/s；液氢管道入口压力增大，截面含气率减小，也可有效降低液氢温升。在液氢管道工艺设计和工程应用中应确定合理的入口流速和压力，以确保液氢管道安全高效运行。

  2024年05期 v.30;No.192 580-588页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K]
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• CAFeⅡ装置低温恒温器热负荷分析

  万玉琴;李超;张军辉;韩彦宁;

  低温恒温器作为超导直线加速器的最小加速单元，其在低温下的热力学性能将直接影响低温系统的运行成本和效率。低温恒温器的热负荷包括静态热负荷和动态热负荷。研究了低温恒温器的冷屏、超导腔、调谐器、耦合器、绝热支撑等主要元件的传热过程，对影响热负荷的关键因素进行了分析。结果表明，CAFeⅡ低温恒温器热负荷能够满足设计指标要求，为超导直线加速器稳定运行奠定了基础。

  2024年05期 v.30;No.192 589-594页 [查看摘要][在线阅读][下载 1189K]
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• 低温推进剂管网系统中盲支管充填过程压力演化的模拟与水击特性研究

  陈琛;应媛媛;王磊;朱钰吉;厉彦忠;

  低温推进剂管路充填过程可能发生剧烈的水击破坏，其形成机制、演化规律与常温水击差异显著。建立了低温液体充填常温管路压力演化的数值仿真模型，可实现大温差传热、气液掺混、流体相变等耦合计算，得到低温充填水击两相流态分布、热质转化与管内瞬变压力，探明了低温充填水击压力峰值的形成机制。低温充填水击时存在气相压缩、冷凝水击、振荡衰减及稳定蒸发等四个阶段，导致低温充填水击压力峰值有两个因素：液体惯性截止的反流作用和气体冷凝的水击作用，其中气体冷凝作用占主导。与常温充填水击相比，低温液体气液相变导致充填管路水击压力更高，压力衰减更快。如果忽略气液相变，管内氮气在液氮惯性冲击下被压缩，液氮动能逐步释放，以较低的加速度（354 m/s2）发生液氮冲击盲管末端，冲击压力值较低；如果气体冷凝作用显著，液氮充填过程管内氮气基本液化，失去了对高速液氮流的缓冲，导致液氮发生剧烈的流动截止现象，加速度可达1 102 m/s2，冲击压力值增大。当低温液体贮箱压力为0.2 MPa时，低温充填过程盲管末端最高压力值达0.843 MPa。

  2024年05期 v.30;No.192 595-602页 [查看摘要][在线阅读][下载 1344K]
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