- 杨传森;郭宇扬;刘迪;郑阳阳;卢耀文;王欢;宋春尧;陈俊儒;丁双;陈千睿;
为了满足半导体制造、航天工程等领域对常压和中低真空气体取样的需求，文章设计了一种适用于（10～10~5）Pa气体质谱分析的可控取样系统。系统由真空抽气模块、节流取样模块、真空测量模块、温控模块和数采与控制模块组成。通过毛细取样管和压电微调阀的两级压力可控衰减，结合双小孔流导元件的抽气流量控制，系统能够在不同压力下稳定采集气体样品。实验验证表明，该系统能够在（10～1×10~5） Pa的待取样气体压力范围内，将质谱分析室压力稳定在（1×10~(-4)～1×10~(-3)）Pa之间。系统可以与多种型号质谱计耦合，为宽压力范围气体质谱分析提供了较为可靠的取样解决方案。
2025年07期 v.45 535-541页 [查看摘要][在线阅读][下载 852K] [下载次数：31 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 温福强;宋铠钰;孙灵豪;刘强;张嘉伟;
针对高转速下磁悬浮分子泵径向位移波动量大极易失稳的问题，提出一种基于磁悬浮分子泵转子结构抑制其径向位移波动的方法。以一台1.5 kW,27720 r/min高速磁悬浮分子泵为例，建立三维计算模型，利用有限元法对转子刚体模态、弯曲模态、临界转速以及挠性支承进行耦合求解，确定转子径向位移波动频率与转速间的变化规律，在此基础上，对磁悬浮分子泵转子结构变化对其径向位移波动的影响进行分析研究，揭示影响磁悬浮分子泵转子径向位移波动的机理，确定磁悬浮分子泵转子径向位移波动频率与转子轴向长度之间的解析关系，通过与研制样机在全转速范围内径向位移波动试验对比分析，验证了仿真计算的准确性。此方法可抑制磁悬浮分子泵转子位移波动频率量在80 Hz以上，为高速磁悬浮分子泵设计提供参考。
2025年07期 v.45 542-549页 [查看摘要][在线阅读][下载 948K] [下载次数：106 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵凡;李菡;尉伟;岳泰;李靖国;孙兴中;
文章以超导加速模组水平测试平台的束流真空泵站为研究对象，开展结构仿真分析和多目标优化设计，以满足其安全性和轻量化要求。首先，基于静力学仿真和子模型技术，分析真空泵站的强度和刚度并提出优化方案。随后，通过中心复合设计（CCD）方法和参数化仿真获得试验样本空间，建立克里金（Kriging）代理模型并进行响应面分析。最后，采用多目标遗传算法（MOGA）求得帕累托（Pareto）最优解，并对优选方案进行仿真验证。结果表明：优化后的真空泵站其最大等效应力为76.116 MPa，最大变形量为0.47151 mm，而泵站质量相比优化前仅增加了0.25%，优化结果满足多目标优化的设计要求，证明了所述多目标优化方法的可行性。研究内容可为加速器领域真空腔体的设计优化提供参考。
2025年07期 v.45 550-560页 [查看摘要][在线阅读][下载 971K] [下载次数：27 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 何杨宇;张朝晖;刘一帆;程一辰;贾晓彤;王强;周金朝;程兴旺;
文章对固溶后的Ti_(61)Al_(16)Cr_(10)Nb_8V_5多主元合金（简称Ti61V5合金）进行了高温压缩实验从而得到其热加工图，并由此进一步确定了合金的热轧制工艺范围：温度920℃-1030℃，应变速率0.001/s-0.01/s，单次工程应变量22%-36%。通过控制变量法对Ti61V5合金进行热轧制，发现合金随热轧温度升高和应变量增大而强度先增大后降低，塑性则逐渐增大；强度的变化与细晶强化的先增后降有关，而塑性增大与位错强化逐渐降低有关。980℃-0.001/s下进行单次应变30%总应变90%的热轧制，可得到抗拉强度1200 MPa，延伸率18%的Ti61V5合金板材，与固溶状态相比，其强度提升约63.7%，塑性提升约45%。
2025年07期 v.45 561-571页 [查看摘要][在线阅读][下载 1770K] [下载次数：98 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 连加俤;蔡晨阳;许静;谢杭清;
蜗轴泵是一种真空排污泵，在船舶真空排污系统中有广泛应用，其高效的负压推动大幅提升了系统的清洁与除臭能力。蜗轴泵的运行状态直接影响系统的稳定性，因此，准确快速预测其性能成为当前亟待解决的关键问题。为应对这一挑战，数字孪生技术凭借其高精度与实时预测能力，成为评估泵性能的理想工具。文章提出了一种基于正交分解（POD）和径向基函数（RBF）响应面方法的数字孪生预测系统，用于快速评估蜗轴泵在不同工况下的性能。通过拉丁超立方采样生成工况参数矩阵，并结合Twin Builder流场重构方法，建立了流场降阶模型数据库。通过利用径向基函数插值法构建TB-RBF模型，预测未知工况下的流场情况。与对比实验结果表明，该方法在27种验证条件下的预测精度超过96.5%，且单次计算时间仅为0.7 s，计算时间缩短了6676倍。该研究表明，基于降阶模型的蜗轴泵数字孪生系统在实时性能预测方面具有显著优势，性能指标包括蜗轴泵的扬程、流场压力及速度分布，可用于船舶真空排污系统的实时监测和优化设计。
2025年07期 v.45 572-583页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K] [下载次数：234 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 高远;李筝;曹勇;桑利军;刘博文;刘忠伟;
随着集成电路特征尺寸的不断缩小，传统刻蚀技术在选择性和物理损伤控制等方面面临挑战。自由基刻蚀技术具有高精度、低刻蚀损伤等优点，在微纳加工中具有重要应用价值与广阔的应用前景。研究利用自由基刻蚀技术，以CF_4/O_2/He混合气体为放电气体，系统研究了放电参数，如输入功率与气体流量对多晶硅刻蚀速率和F原子密度的影响。使用Ar作为标定气体定量测定刻蚀过程中的F原子密度。结果表明，F原子密度和刻蚀速率均随功率或CF_4流量的增加呈现先上升后趋于平稳的趋势；适当增加He或O_2比例可以提高刻蚀速率，但过高的He或O_2流量会导致F原子密度减少和刻蚀速率下降。研究揭示了自由基刻蚀过程中的关键参数，为优化刻蚀工艺提供了理论指导。
2025年07期 v.45 584-591页 [查看摘要][在线阅读][下载 875K] [下载次数：66 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 安丽;黄星星;杨振怀;赵迎宾;胡琅;侯少毅;王凤双;
微波远程等离子源在远离工艺腔的谐振腔内利用微波能量激发等离子体，展现出无电极污染、减轻其他活性粒子对材料表面轰击等独特优势，因此在半导体行业、薄膜沉积等工业领域得到了广泛应用。对微波远程等离子源的仿真模拟以及参数优化通常是基于等离子体生成前的电场。文章以放电管厚度参数为例，提出了一种基于点火和工作状态下微波远程等离子源腔壁电场仿真的参数优化方法，为了量化电场分布合理性，采用了多种性能指标，包括关键部件的电场模极值、电场模平均值，以及这些值与激发等离子体区域电场模平均值的比值，最终确定5 mm为该结构放电管的最优厚度。为进一步验证仿真结果的准确性，开展了不同厚度放电管的等离子体生成实验，结果显示等离子体发光区的个数和分布与仿真预测高度一致，从而充分证明了文章所采用仿真方法的可靠性与准确性。文章使用的仿真方法和性能评估方法可推广至微波远程等离子源其他参数的设计优化中。
2025年07期 v.45 592-599页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K] [下载次数：132 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 章腾泽;程世龙;章城;
文章基于液滴微流控技术制备了一种微米厚度的单层多孔电阻应变传感薄膜，并探讨了不同树脂、固化剂质量比对柔性传感薄膜变形程度的影响。结果表明，树脂与固化剂的质量比为30:1，制备的微米级厚多孔薄膜具有良好的拉伸性能，且多孔薄膜内的多孔形成单层分布，孔径大小较为一致、分布较为均匀。基于该薄膜制备的多孔电阻式应变传感器具有较宽的响应范围（50%应变），高灵敏度（GF=602.92,40%<ε<50%），低检测极限（0.1%应变）和令人满意的稳定性和耐用性（1000个动态响应），并利用该传感器即能对人体细微的生理信号和关节运动进行监测，也能对机械手抓取不同大小物体的抓握信号进行监测。因此，该传感器在可穿戴电子设备和软体机器人等领域存在一定的应用潜能。
2025年07期 v.45 600-609页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K] [下载次数：310 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘建民;姜彩伟;胡显军;顾晔;
使用真空感应炉熔炼超高锰钢，为解决在满足高锰收得率要求的同时氧含量较高的问题，设计并采用双炉熔炼工艺。第一炉次完成锰合金化，研究了锰元素加入前炉内压力、钢液温度和锰加入批次数对锰收得率的影响。结果表明，当加锰前炉内压力为30 kPa、钢液温度为1610℃，锰平均分六批次加入，锰收得率可接近100%，但氧含量高达0.037%。第二炉次在真空条件下对第一炉次产出锭重熔，利用真空碳氧反应脱氧。研究了碳加入量、炉内压力和反应时间对钢液中氧和锰含量的影响。结果表明，当炉内压力为25 Pa、碳加入量为0.2%、反应时间为30 min时，氧含量可降低至0.0012%。此时，钢液中锰含量为23.66%，锰的综合收得率为91%。实验研究为低氧超高锰钢提供了一种真空感应熔炼技术，适用于产品中试或小批量工业生产，并为将来超高锰钢的超洁净化生产提供了一个方向。
2025年07期 v.45 610-617页 [查看摘要][在线阅读][下载 782K] [下载次数：178 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据