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多层板真空炉温度均匀性数值模拟研究
杨世杰;丁德甲;王佳利;孙显彬;针对真空干燥炉内温度分布不均影响物料干燥一致性的问题，提出了一种基于多物理场耦合仿真的参数优化方法。首先，通过集成固体与流体传热、流体流动及辐射传热机制，构建了炉腔三维传热模型，并经由实验验证了其准确性（36个测温点平均绝对误差为1.11℃，平均相对误差为2.12%）。基于该模型，进一步揭示了腔体压力、加热膜分区功率密度及中层铝板厚度对温度均匀性的影响机制。结果表明：随着压力降低，炉内温度均匀性先改善后趋于稳定，1/8 atm附近表现出较优温度均匀性；常压条件下，边缘区域功率密度较中心区域提高约10%时温度均匀性较好；增加中层铝板厚度可减小温度极差，但会降低系统平均温度，厚度为18～20 mm时综合温度分布性能较优。研究结果可为多层板真空干燥炉的热场优化设计提供参考。
SHINE超导模组氦槽压强的滑模PID双重控制
童子磊;蒋舸扬;欧阳峥嵘;孙久策;王超;应徐淳;超导模组的减压降温过程十分复杂，稳压阶段易受温度、流速及管道阻力等因素的干扰而导致氦槽压强失衡。为了提高氦槽压强的稳定性，提出了一种滑模PID双重控制方法。该方法采用双重控制结构，将阀门控制的快速响应特性和泵组控制的高效结合起来。通过在双重控制中引入积分滑模控制器来提高系统对干扰和模型参数摄动的鲁棒性。为解决滑模控制的抖振问题，在控制律中设计了死区函数，实现了稳定运行时滑模控制和反馈控制的转换。仿真实验结果显示，和传统的PID双重控制比较，滑模PID双重控制的氦槽压强超调量减少12.5%，上升时间减少73.3%，调节时间减少40%。在相同的干扰信号的作用下，氦槽压强的波动幅值降低64.3%，标准差降低74.9%，对模型参数摄动也有更好的鲁棒性。
基于结合区域设计特征的板管式结构热交换数值分析及优化方法
柯庆镝;何浩东;倪晨曦;崔培培;在固体夹层中板管式换热器的实际运行中，由于背板非等温、管型多样及接触热阻等因素，可能导致热传递效率降低。为此，本文提出了一种采用接触结构特征修正的板管式换热器通用数值分析方法。首先，分析了板管接头在不同状态下的传热过程，建立了D型接触与嵌入管接触的热通量模型，提取了与结构传热特性相关的关键参数，并详细推导了传热路径、热阻及接触系数的计算方法。其次，针对板管换热器中背板非等温性、接触热阻非线性变化及结构耦合特征等技术难点，提出了采用叠加参数法的结构单元化数值分析策略，以实现多区域换热特性的统一建模与计算精度提升。随后，构建了通用数值模型系统，并通过强制对流换热实验验证模型的准确性与稳定性。最后，设计了接触区域特征系数kbg建立其函数关系模型并结合仿真结果进行敏感性分析，验证了所提方法在复杂接触结构修正与绿色节能设计方面的有效性。
真空环境颗粒检测装置杂散光仿真分析与优化设计方法
温清;方志明;吴俊;王旭迪;为了提升基于光散射法搭建的真空环境颗粒检测装置的信噪比，本文从杂散光分析的角度提出相应的优化方法，借助TracePro光学仿真软件，系统分析了机械结构元件表面吸光率、尾端吸光结构、窗口片透光率及探测面位置对系统杂散光强度的影响，从而为真空环境颗粒检测装置提供优化设计方法。以探测面杂散光通量作为评价指标，仿真结果表明，将机械结构元件表面吸光率从80%提升至98%，探测面杂散光通量能够降低2～3个数量级。对于尾端吸光结构，锥形管和弯管的吸光能力约是直管的20倍。同时，窗口片透光率的提升也能在一定程度上降低杂散光强度。此外，系统信噪比在探测距离100～250 mm范围内呈单调上升趋势，综合装置结构紧凑性考虑，将探测距离控制在250 mm以内。
HfO2栅介质调控IGZTO薄膜晶体管电学性能及稳定性
邹米捷;吴敏芳;郑定山;在显示与柔性电子领域，铟镓锌锡氧薄膜晶体管(IGZTO TFTs)凭借高迁移率、低漏电流及优异的光学透过性，成为推动下一代高分辨率显示、透明电路及柔性传感技术发展的核心器件。高k栅介质材料具备优异的电荷调控能力，可有效降低器件工作电压与亚阈值摆幅，对提升TFTs性能至关重要。本研究采用射频磁控溅射技术，分别以二氧化硅(SiO2)和高k介电材料二氧化铪(HfO2)为栅介质层制备了IGZTO TFTs。研究表明，通过HfO2栅介质与IGZTO有源层的界面调控及栅压调制，显著优化了器件载流子传输特性，实现了低电压驱动与低亚阈值摆幅，有效提升了器件的电学性能与稳定性。相比于SiO2/IGZTO TFTs，所制备的HfO2/IGZTO TFTs展现出更优异性能，阈值电压由-7.34调控至0.35 V，亚阈值摆幅由0.827降低至0.096 V/decade，迁移率由30.3提升至45.8 cm2V-1s-1。器件稳定性进一步得到提升，在负偏压应力(NBS)和正偏压应力(PBS)下的阈值电压偏移ΔVth分别为-0.21 V和-0.11 V。结果表明，室温下制备的兼具高迁移率与高稳定性的HfO2/IGZTO TFTs在未来高分辨率显示及先进柔性电子等领域有着广阔的应用前景。
基于多目标的制冷机低温泵抽气性能分析与研究
胡振宇;杨庆喜;林可馨;徐皓;陈肇玺;制冷机低温泵凭借清洁无油、高抽速等优势，在核聚变、空间环境模拟、高能物理研究等领域得到广泛应用。针对低温泵抽气性能提升需求，提出一种基于正交试验与熵权法的多目标优化方法，用于探究障板角度（ψ）、障板重叠率（η）、冷板层数（n）、冷板半径（r）等参数对制冷机低温泵性能指标的影响规律，并对低温泵的性能开展多目标综合评价，结果表明不同参数对各性能指标的影响程度存在差异，并进一步通过熵权法确定了以上参数对抽气性能指标的权重：二级辐射热权重最大，其次为一级辐射热、冷板阵列最高温、传输概率。依据上述权重，通过正交试验综合评价分析方法，对低温泵结构进行了优化，获得了低温泵最优参数组合设计方案：障板角度50°、障板重叠率0.9、冷板层数9层、冷板半径90 mm。上述多目标优化方法与综合评价思路，为制冷机低温泵的抽气性能分析和结构优化提供了有益的参考。
Ti/Al摩尔比对CrTiAlN硬质膜硬度及耐磨性的影响研究
高健;李秀荘;李佳遥;张钧;本研究在固定Cr含量约63 at%、N含量44–46 at%及沉积工艺一致的条件下，通过系统调控Ti/Al摩尔比，采用磁控溅射制备了一系列CrTiAlN硬质膜，探究了Ti/Al摩尔比对膜层相结构、力学性能及摩擦学行为的影响。结果表明，随Ti/Al摩尔比降低，膜层相结构经历“Fcc-(Cr，Ti，Al)N单相固溶体、Fcc-(Cr，Ti，Al)N饱和固溶体到Fcc与w-AlN两相共存”的演变，微观形貌相应由致密柱状晶转变为球状团簇。硬度、结合力与摩擦系数均呈非单调变化。当Ti/Al摩尔比约1.12时，膜层性能达到优化，硬度～2100 HV，结合力>33 N，稳态摩擦系数～0.15且曲线平滑。该性能源于Fcc过饱和固溶强化与致密膜层组织的协同效应。Ti/Al比过高（>2.08）则固溶强化不足；Ti/Al比过低（<0.64）则w-AlN析出致Fcc结构受损，结晶度下降，同时引起硬度下降、摩擦系数上升至0.45。对力学性能的综合分析，确定了优化Ti/Al摩尔比区间为0.6-1.2，此区间内膜层硬度≥1800 HV、结合力≥30 N，保持稳定耐磨性能。
实验参数对同轴枪放电等离子体特性影响研究
刘金垚;宋健;同轴枪放电等离子体是由脉冲高压击穿同轴电极间隙内气体后产生高温高密度等离子体，在～100 kA级电流与～T量级自生磁场的耦合作用下，等离子体受到电磁力驱动沿轴向加速运动，其速度可达数百km/s量级，电子密度可达～1016 cm-3。在实验中，基于光/电信号的联合诊断，本文主要围绕工作气压、充电电压及回路电感等关键参数，系统研究了其对等离子体速度、加速特性及密度分布的影响。结果表明：当充电电压提高时，等离子体的速度和密度均随之上升，并且在枪内所需的加速时长明显缩短；当工作气压升高时，等离子体密度呈上升趋势，而速度降低，导致加速时间延长；此外，通过调节外回路电感改变放电回路特性，随着回路电感的减小，等离子体密度和运动速度均增加，等离子体在枪内的加速时间缩短。此研究为同轴枪放电在不同参数下获取特定特性的等离子体提供了参数选择依据，也为同轴枪的物理设计提供了参考。
远程真空检漏测试平台设计
陈国徽;袁啸林;左桂忠;胡建生;王航;曹淇彦;董夷力;针对未来磁约束核聚变装置在涉氚运行阶段将面临的强辐射环境导致人工近距离检漏受限的难题，提出了一种基于质谱数据的机器学习粗定位和远程机器人喷氦检漏的精定位远程检漏策略，但真实泄漏的质谱数据稀少且存在检漏机器人缺乏验证环境的问题，因此本文设计了一套远程真空检漏测试平台，用于模拟泄漏数据的生成和远程检漏方案的验证。该平台主体由304不锈钢制成(容积3.5m3)，集成了“罗茨-旋片机组预抽+磁悬浮分子泵主抽”的两级抽气系统及150°C烘烤除气系统。能使平台的工作压力达到5×105Pa，较好地模拟聚变所需的高真空环境。通过平台的气体注入接口可以同时注入多路气体来模拟所需的不同泄漏工况，其上搭载的残余气体分析仪(RGA)和全量程真空计，能实现对平台的真空状态和气体组分演化的监测和对模拟数据的准确采集。利用ANSYS软件对主真空室进行的静力学仿真分析，表明主真空室在真空负压下的变形量、安全系数、等效应力及应力强度均处于安全范围内，结构满足力学稳定性要求。此外，对抽气及烘烤系统进行了理论计算，计算的极限压力为 5.86×10-6Pa，能在20 h内达到工作压力，烘烤温度也能达到设定温度，最后完成了测试平台的搭建。
消除磁控溅射Cr薄膜应力环状缺陷的工艺优化
付学成;陈亮;王英;杜鸿基;史凯旋;针对磁控溅射沉积Cr薄膜中出现的周期性同心圆条纹及应力环状缺陷问题，本文提出了一种通过工作气压调控结合双靶共溅射的工艺优化方案。通过系统实验对比了不同气压及靶位布局对应力分布的影响。结果表明，提升工作气压并引入双靶共焦正对溅射技术，可显著增强溅射粒子在输运过程中的散射作用，有效减弱高能粒子对基片的轰击。优化后的工艺成功消除了薄膜表面的同心圆条纹缺陷，并显著改善了应力分布的均匀性，为高质量铬薄膜的制备提供了可重复的技术路径。