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刊名：材料工程
发表时间：2008-03-01
摘要:
采用低电压高频率脉冲等离子体浸没离子注入与氮化技术在工业纯铁上进行氮离子注入及氮化强化处理,研究了不同脉冲宽度下,工业纯铁等离子体浸没离子注入与氮化处理的结构及性能.通过X射线衍射谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度、销-盘磨损实验,研究了工业纯铁氮离子注入及氮化后的结构、断面组织、表面元素含量、显微硬度、摩擦磨损性能;通过电化学极化方法在0.9%NaCl溶液研究了改性层的耐腐蚀性.研究结果表明:氮等离子注入及氮化后能显著提高纯铁表面的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性能,且表面形成结构为Fe3N和Fe4N的针状组织,针状组织是提高纯铁性能的关键因素;高脉冲宽度下进行等离子注入及氮化有利于提高纯铁表面的机械性能和耐腐蚀性能.
刊名：强激光与粒子束
发表时间：2004-12-01
摘要:
利用轴对称PIC模型对轴承滚珠等离子体浸没离子注入(PIII)过程进行了数值模拟,对归一化电势的扩展情况进行了研究.在滚珠批量处理过程中,为了避免相邻滚珠周围鞘层的相互重叠对注入均匀性造成不良影响,对滚珠在靶台上摆放的最小距离进行了数值计算,计算结果表明:在电压为-40kV,氮等离子体密度为4.8×109cm-3,脉冲宽度为10μs时,滚珠摆放的最小距离应大于34.18cm.分析了滚珠圆周方向注入剂量的分布情况,针对静止滚珠改性处理后剂量分布很不均匀的问题,通过旋转靶台使滚珠注入均匀性明显得到改善.利用朗谬尔探针测量了滚珠周围鞘层扩展的情况测量,模拟结果和实验测量结果相吻合,最大相对误差小于8.4%.
刊名：物理学报
发表时间：2012-04-01
摘要:
本文建立了绝缘材料等离子体浸没离子注入过程的动力学Panicle-in-cell（PIC）模型,将二次电子发射系数直接与离子注入即时能量建立关联,研究了非导电聚合物厚度、介电常数和二次电子发射系数对表面偏压电位的影响规律以及栅网诱导效应.研究结果表明：非导电聚合物较厚时,表面自偏压难以实现全方位离子注入,栅网诱导可以间接为非导电聚合物提供偏压,并抑制二次电子发射,为厚大非导电聚合物表面等离子体浸没离子注入提供了有效途径.
刊名：表面技术
发表时间：2008-05-01
摘要:
等离子体浸没离子注入(PⅢ)是一种用于材料表面改性的新的离子注入技术.系统地分析和讨论了等离子体浸没离子注入技术的原理和特点:该技术直接将待处理材料浸没在等离子体中进行注入,保留了常规束线离子注入(CBⅡ)技术的主要特点,消除了常规束线离子注入所固有的视线限制,克服了保持剂量问题,使注入装置变得简单和价廉.综述了等离子体浸没离子注入技术在金属材料、半导体材料和高分子材料改性方面的应用.展示了等离子体浸没离子注入技术应用的发展前景.
刊名：物理学报
发表时间：2012-10-01
摘要:
聚合物导电性能差，表面电荷积聚所产生的电容效应致使其表面电位衰减，采用等离子体捉没离子注入对其表面改性是非常困难的．建立了绝缘材料等离子体浸没离子注入过程的粒子模拟（PIC）模型，实时跟踪离子在等离子体鞘层中的运动形态及特性并进行统计分析．并基于PIC模型，将聚合物表面的二次电子发射系数直接与离子注入即时能量建立关联，研究了聚合物厚度、介电常数和二次电子发射系数等物理量对鞘层演化、离子注入能量和剂量的影响规律．研究结果表明：当聚合物厚度小于200μm，相对介电常数大于7，二次电子发射系数小于0．5时，离子注入剂量和高能离子所占的份额与导体离子注入情况相当．通过对聚合物表面离子注入剂量和高能离子所占份额的研究，为绝缘材料和半导体材料表面等离子体浸没离子注入的实现提供了理论和实验依据．
刊名：物理学报
发表时间：2012-11-01
摘要:
采用三维粒子模拟／蒙特卡洛模型自洽地模拟了增强辉光放电等离子体离子注入过程中离子产生和注入，获得了放电空间的离子总数、电势分布、等离子体密度分布和离子入射剂量等信息．模拟结果表明，5μs时鞘层达到稳定扩展，15μs时离子的产生与注入达到平衡，证实了增强辉光放电等离子体离子注入能在一定条件下实现白持的辉光放电．注入过程中，在点状阳极正下方存在一个高密度的等离子体区域，证实了电子聚焦效应．除靶台边缘外，离子的注入速率稳定且入射剂量均匀．脉冲负偏压提高时注入速率增加但入射剂量的均匀性变差．
刊名：物理学报
发表时间：2007-08-01
摘要:
等离子体浸没离子注入(PIII)是用于材料表面改性的一种廉价高效、非视线的技术.采用等离子体粒子模型,通过假设电子密度服从Boltzmann分布,求解Poisson方程和Newton方程,跟踪离子在等离子体鞘层中的运动形态及特性并进行统计分析,研究了不同上升速率和形状的6种波形上升沿对鞘层时空演化、离子注入能量和剂量的影响.结果表明,在PIII过程中,脉冲上升沿影响了等离子体鞘层的扩展,且不同波形诱导的鞘层厚度问存在最大差值.电场强度在鞘层的外边缘区域存在陡降区,离子的运动为非匀加速过程.可以通过调整脉冲波形上升沿特性实现离子注入能量和剂量的优化,数值仿真可以有效地为电源设计和工艺优化提供依据.
刊名：强激光与粒子束
发表时间：2012-10-01
摘要:
针对高洁净的真空环境下终端光学组件内运动机构的润滑问题,采用等离子体浸没离子注入(PⅢ)技术对复杂形状的零件进行表面改性,通过轴承内外圈表面改性前后的对比实验分析,结果表明,通过对注入元素、剂量和能量的选择,可以大幅度提高材料表面的硬度及耐磨性,并且零件的尺寸精度及表面粗糙度保持性好,充分证明了PⅢ技术可以在满足颗粒洁净度和有机物洁净度的双重要求条件下,提高运动部件抗摩擦磨损性能,延长微驱动机构的运动精度寿命,是解决终端光学组件中润滑问题的有效途径.
刊名：物理学报
发表时间：2011-08-01
摘要:
采用三维粒子模拟模型研究了有限尺寸方靶等离子体浸没离子注入过程中的鞘层动力学行为,得到了鞘层尺寸和方靶表面的注入剂量、注入能量以及注入角度等信息,并与二维无限长方靶注入结果进行了对比.模拟结果表明,与无限长方靶不同,有限尺寸方靶周围鞘层很快扩展为球形,但鞘层厚度明显减小.在模拟的50ω-1pi时间尺度内靶表面注入剂量很不均匀,中心区域注入剂量最小,四个边角附近位置注入剂量最大.这种剂量不均匀性是由于鞘层扩展为球形,使得鞘层内离子被聚焦并注入到边角附近所致.方靶中心区域离子接近垂直注入,并且注入能量超过最大注入能量的90%;而在边角位置离子以45°左右的入射角度注入到靶表面,注入能量仅仅约为最大注入能量的50%.
刊名：物理学报
发表时间：2012-03-01
摘要:
表面织构是一种有效降低表面反射率、提高硅基太阳能电池效率的方法.采用等离子体浸没离子注入的方法制备了黑硅抗反射层.分别通过原子力显微镜和紫外-可见-近红外分光光度计对黑硅样品表面形貌和反射率进行分析,结果发现黑硅样品表面布满了高度为0-550 nm的山峰状结构,结构层中硅体积分数和折射率随抗反射层厚度增加而连续降低.在：300—1000nm波段范围内,黑硅样品的加权平均反射率低至6.0%.通过传递矩阵方法对黑硅样品反射谱进行模拟,得到的反射谱与实测反射谱非常符合.
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