《真空帶狀陰極電弧電漿產生、過濾機理研究》是依託北京航空航天大學，由李劉合擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：真空帶狀陰極電弧電漿產生、過濾機理研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：李劉合
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
彎管式真空電弧磁過濾技術離化率高且成膜質量好，但效率低、出口均勻性差。申請人在矩形電弧靶面設計出斑點掃描磁場和電弧彎曲磁場，巧妙地在靶前形成磁場奇點區，消除了傳輸磁場對電弧穩定性的影響，獲得了高效、均勻帶狀真空電弧電漿，但其物理機理尚不清楚，項目擬以C、Ti、Cu等陰極電弧電漿為樣本，開展不同掃描磁場及彎曲磁場狀態下帶狀真空陰極電弧電漿的膨脹機理研究；開展RCAP的產生、傳輸、分布和控制理論研究；開展RCAP離子荷電態分布規律研究。同時研究影響RCAP離子分布的相關控制物理參量，探索帶狀陰極電弧磁過濾裝置對離子不同價態離子進行群分的可行性。並以碳電漿為例，研究C離子價態群分後不同價態C離子對DLC膜的SP3與SP2雜化鍵的影響，從量子的角度探索離子電荷態分布與碳膜雜化鍵形成的對應關係，為調控碳基薄膜功能結構提供理論支持。
結題摘要
彎管式真空電弧磁過濾技術離化率高且成膜質量好，但效率低、出口均勻性差。採用矩形靶材，進行彎曲電弧磁過濾，可以克服彎管式電弧磁過濾的電漿出口處不均勻的缺陷，實現電漿長條矩形均勻分布，配合鍍膜系統公自傳即可將工件量提高十幾至幾十倍。本項目就此開展了相關理論基礎及套用研究，主要研究內容、及其重要結果和關鍵數據包括： 1. 模擬了RCAP巨觀顆粒過濾系統的靜態電磁場，採用高斯計測量了磁場分布，對模擬結果進行了對比。採用Langmuir探針和法拉第杯相結合，通過實驗獲得RCAP各種電漿參數進而判斷電漿膨脹過程中，離子的速度在104~105m/s之間。 2. 對RCAP中的離子傳輸、分布進行理論計算。采PIC-Monte Carlo方法演變RCAP的膨脹與傳輸機理，分析磁場、電漿分布之間的關係，最後測量電漿參數，獲得RCAP的傳輸的控制要素。 發現了離子在彎管中的傳輸呈波動傳輸模式。 3. 獲得RCAP過濾系統中電荷態分布及變化規律，成功獲得離子分布數據，並繪製了離子的速度分布曲線。掌握帶狀電漿出口電荷態分布規律。 發現離子在出口處，在磁場的作用下呈平行四邊形分布。 4. 獲得電漿離子分布數據及帶狀電漿傳輸後的電荷態能量分布及位置分布規律。研究RCAP磁過濾裝置對不同價態離子進行群分的效果，研究RCAP磁過濾裝置製備DLC膜。製備了高硬度的類金剛石碳膜。並在碳纖維複合材料的切削過程中，進行套用研究。 項目研究，創建了一種真空電弧電漿的傳輸物理模擬方法，研究結果有助於從微觀角度建立薄膜的形核、生長與電荷態的相互關係，為理解粒子形態與形核生長及結構的關係提供參考，本項目研究對薄膜技術發展具有重要推動意義。
