2026年 03期
LaB6阴极材料及其在电推进领域应用研究进展
王一凡;张忻;刘静静;周身林;康小录;杭观荣;六硼化镧(LaB6)以其低逸出功、高熔点、高电导率、低蒸发率、耐离子轰击能力及稳定的物理化学性质等特点，成为备受关注的电子发射材料，广泛应用于高分辨电子显微镜和电推进系统等领域。LaB6具有简立方晶格结构，La原子位于B6八面体框架中，每个La原子具有3个价电子，其中2个价电子与B原子形成化学键，另外1个价电子相对自由，可以在框架结构内自由穿梭，使得LaB6具有良好的稳定性和优异的电子发射能力。文章详细介绍了多晶和单晶LaB6的制备方法、电子发射性能及性能优化措施，在LaB6应用方面重点介绍了其在电推进领域的应用进展，尤其对近年来国内外电推力器用LaB6空心阴极的最新研究和应用进展进行了总结，并在此基础上分析和展望了LaB6电子发射材料发展存在的技术难点以及未来的研究和应用方向。
真空加速键合界面水逸散机制的研究
郭梓萱;张腾巍;胡志超;高才;王旭迪;氢氧催化键合强度受键合溶液参数、固化时间和温度等多种因素影响，在常温环境下固化需要等待4周才能完成键合，低温加热虽然可以加速固化、缩短时间，却无法适用于热敏感精密器件。为解决这一问题，文章创新性地提出了真空辅助氢氧催化键合的方法，通过真空环境加速键合界面水的逸散，以Hertz-Knudsen方程为基础，利用双腔室超高真空系统结合四极质谱仪实时监测水分压（表征水逸散通量），搭配微量天平测量样品失重（表征水逸散量），并通过键合强度测试来验证工艺有效性。结果表明，真空环境下，键合界面水逸散通量较常压显著提升；预键合后经24 h常压固化+4 h真空处理后，平均键合强度达11.31 MPa，固化周期从4周缩短至28 h，且满足热敏感精密器件需求。研究证实，真空是促进键合界面水逸散的高效方式，修正H-K方程可描述其加速机制。
基于相位校正的新型回旋管准光模式变换器设计
田德成;张瑞;赵国慧;王勇;田露;相位作为电磁场分布的重要信息，在回旋管准光模式变换器的设计中起着关键作用。文章围绕相位校正完成了170GHz,TE31,8模式回旋管准光模式变换器设计。基于标量衍射积分理论与快速傅里叶变换（FFT）方法，设计了混合型辐射器，该结构支持任意形式的内壁扰动，并在辐射口径处实现98.7%的矢量高斯含量。此外，结合高斯波束传播理论，利用相位差算法优化设计了三级镜面系统，有效提升了波束的横向输出效率与高斯模式纯度，并将结果与传统KatsenelenbaumSemenov(KS)算法进行对比分析。仿真结果表明，相位差算法校正效果更佳，最终波束在输出窗上的标量高斯含量可达99.6%，矢量高斯含量达98.2%。
大功率真空四极管放大器建模和优化设计
王志宇;李艳东;王旭东;李慧君;雷钰;翟港佳;杨家齐;付浩然;郭际;针对大型粒子加速器与核聚变装置中射频功率源系统的关键需求，文章系统研究了大功率真空四极管放大器的精确建模与多目标优化设计方法。通过建立包含空间电流分配、极间电容效应及热致跨导衰减的非线性等效模型，精确描述了四极管在高频、高功率条件下的电气特性。基于负载线分析与十三点法确定了静态工作点，并采用多目标遗传算法（NSGA-II）对阳极电压利用系数栅极电压负载阻抗行动态优化，以实现效率、线性度（IMD3）与功耗的Pareto最优权衡。实验验证表明，优化后的放大器在44.5 MHz频点实现150 kW输出，效率达71.35%,IMD3改善至-29.1 dB，较传统设计提升显著。文章为高功率射频系统提供了从精确建模、静态设计到动态优化的解决方案，显著提升了大科学装置中功率放大器的性能与可靠性。
氧气流量对InGaSnO薄膜晶体管性能的影响研究
李盼星;赵庚龙;豆冶;吕家豪;屈晨宇;麦麦提艾力·玉苏甫;阿布来提·阿布力孜;采用射频磁控溅射方法，利用P+Si/SiO2衬底在室温下制备新型InGaSnO(IGTO)氧化物薄膜晶体管。通过控制氧气流量(0,1,3,5 sccm)来探究不同氧气流量对IGTO薄膜晶体管的电学特性以及稳定性的影响。XRD表征结果证实，在不同氧气流量下所制备的IGTO薄膜均为非晶结构。XPS分析表明，随着氧气流量的增加，IGTO薄膜中氧空位占比呈下降趋势，其从35.2%降至27.6%。氧气浓度过大会造成吸附氧等受主缺陷增多，更易发生载流子的散射。实验结果表明，当采用氩氧比为Ar:O2=27:3时，器件展现出优异的电学特性和稳定性，其场效应迁移率为19.2 cm2/Vs，亚阈值摆幅为0.5 V·dec-1。这是因为氧气流量为3 sccm时薄膜生长过程中氧原子供应充足，氧空位被有效填充使得缺陷态密度降低而致使陷阱效应减弱，栅极电压的微小变化就有利于调控沟道载流子浓度，最终有效改善和提高IGTO薄膜晶体管的性能。
立式真空搅拌器磁流体密封设计及优化
李俊超;朱维兵;龙泉行;王鹏;杨庆林;颜招强;王和顺;针对立式真空搅拌器主轴密封在特殊工况下易出现泄漏，而现有密封手段难以有效解决这一问题的现状，设计一种新型的迷宫-磁流体组合式密封装置。采用有限元数值仿真方法，研究密封间隙中的磁场分布规律，得出该装置的理论耐压值为0.375 MPa。运用单因素分析法，探究密封间隙、齿槽宽度、极齿高度及极齿宽度对密封耐压性能的影响，借助响应面优化法对结构参数开展优化设计。研究结果表明：密封耐压值随极齿高度和极齿宽度的增加先增大后减小；随密封间隙增大而减少，随齿槽宽度的增加，先增加后趋于平稳；优化后密封结构参数为密封间隙0.1 mm、极齿高度1.89 mm、极齿宽度1 mm、齿槽宽度3 mm，密封耐压值达到0.555 MPa，远高于实际工况对密封压力的要求，满足密封需求。
环模装置不同流态下气体流量精准节流特性研究
李恒霖;王郅轩;张世恒;方世晟;王国栋;环境模拟装置的真空度控制过程中广泛应用真空泵以及真空蝶阀，而针对在稳压过程中变频真空泵的适应性以及蝶阀与管道耦合后对气体的节流特性研究较少，因此本文设计了一种应用变频真空泵及蝶阀的稳压控制系统，利用CFD方法计算不同流态下维持压力稳定所需质量流量并评估稳压质量流量对真空泵运行的影响，进一步探究了两种典型小口径蝶阀与管道耦合的流量特性及控制精度大小。结果表明：在250 s内稳压1×104 Pa以及5×103 Pa满足0.5%的控制精度，稳压1×103 Pa满足0.2%的控制精度，在使用小口径蝶阀时应当在前端安装质量流量控制器以满足变频真空泵的需求，讨论了两种蝶阀耦合管道后的流量特性及控制精度的优劣，明确了不同稳压段蝶阀有效开度范围、节流特性以及控制精度的关联性，为环境模拟装置中变频真空泵及蝶阀的选型提供了理论支持以及技术参考。
表面多划痕对熔石英抗激光损伤性能的影响研究
卢昱坤;苏俊宏;当熔石英光学元件表面存在缺陷时，该缺陷将对入射光场产生调制作用，使得熔石英内部光场分布呈现非均匀性，局部区域光强显著增强。为了探究光学元件的激光场致损伤机制，本研究基于时域有限差分法，构建了含划痕缺陷的熔石英光学元件损伤分析模型。通过分析划痕数量、划痕几何参数及划痕间距对光场分布与损伤特性的影响规律，探究划痕数量、划痕几何参数及划痕间距对熔石英抗激光损伤能力的影响。研究结果表明：入射光场参数条件一定时，随划痕数量增加，其对光场的调制效应增强，熔石英抗激光损伤能力降低；对于单条划痕，减小宽深比会降低熔石英损伤阈值，意味着抗激光损伤能力减弱；多划痕随间距增长，光强增强效应先升后降，对应的损伤阈值先减后增，其最小值位于划痕间距为9μm时，即此时熔石英抗激光损伤能力最弱。
八面体模型理论应用：泡沫金属的电阻率
刘培生;颜培烨;基于作者自建八面体模型得到的多孔材料电阻率计算公式，对系列泡沫金属产品进行对应的实践研究。考察不同材质和不同结构的泡沫金属产品，对该计算公式展开系列的实践应用和验证。研究结果显示，本表征公式既可较好地计算不同材质的泡沫金属的电阻率，也可较好地计算不同结构的泡沫金属的电阻率。这说明本表征公式具有良好的泡沫金属电阻率计算实践能力。
铌超导薄膜刻蚀残影机理研究及工艺优化
王朋阳;陈国强;修青磊;徐郁;刘舟慧;高鹤;舒诗博;李正伟;顾煜栋;蒋孟奇;周健荣;孙志嘉;阿里原初引力波望远镜（Ali CMB polarization telescope,AliCPT）是中国第一台也是北半球唯一一台研究原初引力波的大科学装置。为实现其万量级低温超导探测器阵列的批量制备，工艺稳定性尤为关键，其中，铌（Nb）超导薄膜的沉积与刻蚀质量直接决定器件的最终性能。前期研究发现在特定条件下Nb超导薄膜刻蚀后会出现“残影现象”，严重影响了工艺稳定性和器件质量。为研究刻蚀残影形成机理，文章综合运用表面形貌表征、元素成分分析和表面化学状态分析等方法，发现刻蚀区内存在厚度非均匀的光刻胶残留，残留的光刻胶在刻蚀过程中会引发碳氟钝化层厚度差异，进而导致区域内刻蚀程度不同，形成残影现象。文章通过优化清洗工艺和刻蚀工艺，有效抑制了残影缺陷，为低温超导探测器的大规模批量制备提供了技术支撑，同时对颗粒物沉积等共性工艺问题的解决也具有参考价值。