等离子体物理学研究领域创新者

时间:2019-12-20 20:17 作者:

当时,等离子体技能现已广泛运用于科学技能及国民经济各个范畴中,在新能源、新资料、生物医疗和航空航天等职业取得了巨大成功。一般来说,在等离子体技能实践运用中都需求针对详细的出产工艺设置必定的等离子体工作条件,这就要求在出产设备的研制进程中进行试验查验。试验设备的杂乱性和昂扬的研制费用使得等离子体核算机模仿软件体系应运而生,核算机模仿软件可以提醒等离子体运用进程中各种粒子之间的相互效果的物理机理以及它们与资料之间的效果进程,全面了解详细加工进程中各种物理参数与出产设备操控参数之间的相互关系,防止出产工艺进程和参数挑选的盲目性,可以缩短研制时刻,下降研制本钱,对开发新的加工工艺和技能、改进产品质量、进步产值和加工功率,都具有极大的辅导含义。

等离子体源离子注入是用于资料外表改性的一种新式的、低本钱的、非视野技能,现已成功运用于资料外表加工范畴。因为资料上所加的电压很高,等离子体中的离子可以从中取得足够高的能量,然后穿透资料的外表,和晶格原子相磕碰,在资料外表薄层中发作新的化合物,构成新的金相安排结构。因而,通过等离子体源离子注入进程可以取得功能优秀的、膜基结合结实的薄膜,精细部件的外表功能便得到了很大的改进。Monte Carlo simulation of ions inside a cylindrical bore for plasma source ion implantation是我国闻名物理学专家刘成森宣布在美国最有影响力的威望期刊Journal of Applied Physics上的一篇论文。该论文首要通过运用蒙特·卡罗技能给出了离子在不同压力下注入资料外表的模仿成果,得出了离子注入圆柱孔内外表时的冲击能量和视点散布。这项研讨成果极具实践运用含义,关于确认离子注入深度散布和外表溅射效应方面具有十分重要的辅导价值。

近年来,新资料开发范畴特别重视等离子体源离子注入技能,这种资料外表加工技能克服了传统束线离子注入的缺陷,在注入进程中不只简略操控注入离子的能量和剂量,使得离子注入均匀性好,并且不需求滚动样品台和离子束扫描设备就可以使离子在恰当条件下笔直注入样品外表,减少了溅射丢失,十分合适具有杂乱形状外表的样品。此外,该技能还能对样品的一切外表进行一起处理,适用于大面积样品的批量处理。更重要的是,此技能还具有设备造价低价、操作简略、运转本钱低一级很多优势,为模具、衬套、管道等工业部件内外表的加工供给了高效计划,然后备受重视。在论文中,刘成森根据闻名专家T. E. Sheridan的相关研讨成果,在半径为10厘米的圆柱孔的轴线上引进半径为1毫米的零电位导电圆柱棒作为辅佐电极,运用蒙特·卡罗办法建立了等离子体源离子注入的核算机模仿模型,模仿了等离子体鞘层中Ar+的运动轨道,通过一系列细致的核算和剖析,取得了关于不同的压力、注入到孔内外表的离子的冲击能量和视点散布。

刘成森指出,当压力较低时,孔中的大多数离子会以最高能量碰击方针;跟着压力的添加,离子的平均自由程变小,运动进程中离子将与中性粒子发作磕碰丢失能量,然后使注入资料外表的低能离子数量添加。但关于那些动身时其方位接近圆管内壁的离子而言,因为跋涉的间隔小于离子平均自由程,它们仍能以最高能量注入到内壁。因为等离子体鞘层中电场很强,那些运动到管壁邻近时与中性粒子发作弹性散射磕碰的离子,将会对注入视点散布有影响。该核算机模仿成果提醒了等离子体源离子注入进程中各种粒子的动力学行为以及与电场相互效果的物理规则,在实践运用中有助于确认离子注入所运用的各个操控参数,为出产工艺的优化、出产功率的进步、研制本钱的下降供给了强有力的技能支撑,推动了资料外表加工职业的技能进步与开展,并催生了一大批契合市场需求的新资料和新技能。

此外,刘成森的这项研讨工作还取得了国家自然科学基金和高等教育博士项目的竭力支撑,在业界颇受重视。当刘成森的论文在《运用物理杂志》宣布后,遭到业界威望专家的高度肯定和赞赏,引发了很多物理学家和资料科学家的热议,在整个物理学界构成了很大影响力。一起,这一研讨成果也为相关科研人员的后续研讨工作奠定了重要的理论基础。毫无疑问,刘成森凭仗深沉的学术造就和勇于立异的科研精力,为我国资料外表加工工业的技能进步与市场繁荣做出了重要贡献。回来四川,检查更多

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