电子回旋共振

摘要： 利用电子回旋共振-等离子体增强金属有机物化学气相沉积技术(ECR-PEMOCVD),以三甲基镓(TMGa)和氮气(N2)作为反应的镓(Ga)源和氮(N)源,在镀钛(Ti)的金属钼(Mo)衬底上生长氮化镓(GaN)薄膜。采用反射式高能电子衍射(RHEED),X射线衍射(XRD),原子力显微镜(AFM)以及光致发光谱(PL谱)的测试手段,研究TMGa流量对薄膜的结晶质量,表面形貌以及光学性能。实验结果表明,TMGa流量对GaN薄膜的生长有非常大的影响,TMGa流量为1.4sccm时薄膜具有更好的结晶性,表面致密平整而且具有择优的a轴取向。室温PL谱表明,GaN薄膜具有358nm和374nm两个较强的紫外发射。

摘要： 电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用.为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动.结果 表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.0875 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.0875 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动.这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考.

摘要： 无拖曳控制是空间引力波探测的关键技术,主要由微型推力器完成.微型电子回旋共振离子推力器(ECRIT)体积小、推力可调,可用于空间引力波的无拖曳控制.基于三维PIC数值模拟方法计算微型2 cm ECRIT的推力控制范围,分析其用于无拖曳控制系统的可行性.首先计算不同栅极孔径下的推力性能和栅极聚焦特性,获得合理栅极结构,再计算栅极电压、栅极前离子密度对推力器性能的影响,获得满足无拖曳控制要求的推力器性能参数范围.结果表明:减小栅极孔径能降低推力,但同时影响栅极聚焦效果;调节栅极前离子密度可大范围调节推力;在给定的栅极结构和栅前离子密度下,存在合适的栅极加速电压区间保证离子的良好聚焦.综合考虑推力性能和栅极聚焦特性,选择屏栅孔径0.6 mm、加速栅孔径0.34 mm的栅极,当栅极前离子密度分别为1×1017,0.7×1017,0.4×1017,0.2×1017 m-3时,通过调节加速电压,可实现5.05～141.44μN的推力调节.此研究将为分析ECRIT应用于引力波探测的可行性奠定基础.

摘要： 为了实现高功率微波发生器的小型化,开展了S波段低磁场相对论返波振荡器工作特性的研究工作.由于S波段返波振荡器频率低,对应的电子回旋共振磁场强度也很低,因此低磁场条件下面临着电子束传输效率低和束波互作用效率低两大问题.为解决上述问题,采取下列措施:通过加大电子束与器件内壁的距离,提高电子束传输效率;采用较深的慢波结构作为提取腔,实现高束波互作用阻抗;提取腔前采用浅深度慢波结构,使提取腔区域的电子速度与微波相速同步.粒子模拟证明,以上措施有效,在引导磁场强度仅为0.17 T、电子束电压435 kV、电流6.5 kA的条件下,该返波管获得功率为670 MW、效率约为25％的输出微波.相对于常规S波段相对论返波振荡器的磁场系统(B=0.8 T),适用于该返波管的0.17 T低强度磁场系统螺线管外半径下降了20％,能耗下降了约93.8％.

摘要： 微推力电子回旋共振(ECR)中和器作为ECR离子推力器的关键组成部分,其初始放电及电子束流引出性能对离子推力器整体性能起着重要作用.研究对象为直径2 cm的ECR离子推力器中和器,根据中和器放电室内静磁场分布,选取不同结构的天线、腔体及电子引出板,并在真空环境下进行束流引出实验.实验结果表明:在一定范围内,腔体长度越长、天线环形段略高于ECR区且环形段宽度越小时,中和器性能越好;对于电子引出板存在一个合理结构使得中和器性能更佳.此外,在一定的偏压及气体流量范围内,无论采用哪种结构的腔体、天线及电子引出板,中和器引出的电子束流的大小均随偏压及气体流量的增加而增加.根据实验中不同组合结构中和器的气体初始放电以及电子束流引出性能的对比,最终得到较为合理的中和器结构.该中和器以氙气为工质,在微波功率2.0 W、流量0.2 mL/min的工作条件下,引出电子束流4 mA所需偏压为31.5 V.%As the key component of micro electron cyclotron resonance(ECR)ion thruster, the initial gas dis-charge and electron beam extraction performance of ECR neutralizer plays an important role in the whole perform-ance of ECR ion thruster.The experiment on the neutralizer is completed to study the influence of the antenna struc-ture,cavity length and electronic extraction board on the performance. The experimental results show that,within a certain range,as the length of the cavity is longer,the annular segment of antenna is slightly higher than ECR zone and the width of annular segment is smaller, the performance of the neutralizer is better. There is a reasonable structure for the electronic extraction board to make the performance of the neutralizer better. According to the ex-perimental results,the optimal structure of the neutralizer is determined. For Xe gas,when the microwave power is 2.0W and the gas flow rate is 0.2sccm,the best performances of the optimal neutralizer are that extracted electron beam and coupling voltage is 4mA and 31.5V respectively.

摘要： 电子回旋共振离子推力器作为静电式电推力器的一种,具有高比冲、低推力的特点,目前已被应用于深空探测器的主推进系统.变推力电子回旋共振离子推力器是离子推力器的重要发展方向之一,利用零维模型可以有效地评估其性能.以电子回旋共振离子推力器的离子源为研究对象,采用零维模型,模拟离子源内部能量转换机制和等离子体的产生过程,获得了推力器在"慢速调节机制"下、1~20 mN范围变推力工作的性能参数,如推进剂流量、离子束流、电子温度、离子密度、放电损耗、推进剂利用率及比冲等.利用计算得到的参数对10厘米电子回旋共振离子推力器变推力性能进行了评估,同时分析了在给定气体流量精度条件下推力和比冲所能够达到的精度;在推力及精度条件下计算出推进剂流量、引出离子束流和离子损失的精度要求.%Electron cyclotron resonance ion thruster is a kind of electrostatic electric thruster.Because of its characteristics of high specific impulse and low thrust, this thruster has been used as the main propulsion system of spacecraft in deep space exploration.Variable thrust performance is one of the important development directions of ion thruster.Using 0 dimension model the thrust level can be calculated for the electron cyclotron resonance ion thruster.Taking the ion source of 10cm electron cyclotron resonance ion thruster as the research object, 0 dimension model can be used to simulate the ion source internal energy conversion mechanism and plasma generation process, and to calculate the parameters when thruster operation at slow adjust situation.The calculated parameters can help to analyze the performance and to evaluate the precision of thrust and specific impulse at given gas flow rate accuracy.Meanwhile, the calculated parameters can also help to evaluate the precision of propellant flow rate, ion beam current , ion and electron current loss at given thrust accuracy.

摘要： 电子回旋共振离子推力器是一种静电式离子推力器,具有无电极烧蚀、比冲高、寿命长等优点,在未来的深空探测上具有广泛的应用前景.概述了电子回旋共振离子推力器的系统组成、结构、工作原理、性能和寿命实验状况.介绍了国内外该推力器的研究进展及发展现状,并根据实际情况,指出了国内该推力器的研究思路和发展方向.%The electron cyclotron ion thruster(ECRIT)is a type of static electric thruster,and has the advantages of high specific impulse,electrodeless and high durability,which make the thruster competitive in the applications on deep space probe and long life satellite. The working principle,development status and research progress of ECRIT were dis-cussed and its typical structure was summarized. According to the actual situation,the research and development direction of the thruster are given.

摘要： 在环形稳态磁约束等离子体装置KT-5上发展了2.45GHz的电子回旋共振系统.采用0.98kW的磁控管通过矩形波导传播在真空室中激发氢等离子体,吸收效率40％,等离子体密度达到1016-1017/r3,电子温度最高约30ev.通过对等离子体密度的诊断实验发现电子回旋共振吸收和上杂化吸收都可以有效的产生等离子体.对等离子体密度极限的实验证明了电子回旋共振波可以转化成电子伯恩斯坦波.

摘要： 采用电子回旋共振(ECR)氢等离子体发生系统清洗n型4H—SiC(0001)表面,利用原位高能电子衍射(RHEED)对处理过程中表面微结构进行实时监控,并用X射线光电子能谱(XPS)技术对表面成分进行分析。RHEED结果显示,SiC表面结构受氢等离子体清洗时间和温度的影响,在200°C～700°C温度范围内,特别是在400°C和500°C时处理合适的时间后SiC表面平整,原子排列规则,单晶取向性好,且表面未发生重构。XPS分析结果显示,氢等离子体处理后,表面C/C—H污染物被去除、氧含量明显降低.抗氧化性增强。

摘要： 碳纳米材料的研究已经成为当前国际上研究的热点之一。由于纳米结构碳膜具有低阈值电压和高发射电流的特性，因此其场发射研究越来越受到人们重视。本文采用电子回旋共振化学气相沉积(ECR.CVD)技术制备碳膜，此方法克服了一般CVD方法中的高温、高压条件下反应气体易与基片或设备发生反应的缺点，从而可获得高质量纳米结构碳膜。

摘要： ECR（电子回旋共振）离子源是产生稳定的强流多电荷态离子束流最有效装置。全永 磁ECR 离子源因其独特的特点为很多中小型多电荷态离子束流实验平台与离子注入机等系统所 采用，为后者产生重复性好、稳定性强的多电荷态离子束流。本文着重论述了中国科学院近代物 理研究所研制的几台全永磁多电荷态ECR 离子源及其特性与典型性能，如能产生强流高电荷态离 子束流的高性能全永磁离子源LAPECR2，能产生强流中低电荷态离子束流的LAPECR1，能产生 多电荷态重金属离子束流的LAPECR1-M 以及正在研制中主要用于产生强流C5+束流的LAPECR3 等。这些性能稳定的离子源为提高近代物理研究所相关试验平台的性能提供了关键的束流品质保 障。

摘要： 利用电子回旋共振-等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)技术,以氮气为等离子体气源,硅烷为前驱气体在玻璃衬底上低温沉积了氮化硅薄膜.采用偏振光椭圆率测量仪、原子力显微镜(AFM)测试技术对薄膜的沉积速率、折射率、表面形貌等性质进行了测量。结果表明:采用ECR-PECVD技术能够在较低的温度下以较高的沉积速率(沉积速率达到11nm/min)沉积质量较好的薄膜.制备的薄膜表面质量较高,且粗糙度随着沉积温度和微波功率的增加而降低。

摘要： 将磁控管方式溅射用于微波ECR等离子体沉积技术。在低气压和低温下沉积了高度C轴取向的ZnO薄膜,其膜的沉积速率比普通ECR溅射中所得到的速率大得多,并且在(h)12cm的膜区域内显示出良好的均匀性。

摘要： 采用电子回旋共振等离子增强化学气相沉积(ECR-PECVD)方法，以SiH4和H2为气源，在普通玻璃衬底上沉积多晶硅薄膜。利用XRD、Raman光谱和TEM研究了衬底温度、氢气流量和微波功率对多晶硅薄膜的影响。通过分析薄膜的结构和形貌，得出适宜低温沉积多晶硅薄膜的工艺参数。

摘要： 在自行设计研制的先进电子回旋共振(ECR)等离子体增强化学气相沉(PECVD)装置上,采用"ECR-PECVD"可控活化低温外延技术,以SiH4+H2为气源,硅和普通玻璃为衬底,低温(≤550°C)制备多晶硅薄膜.利用反射高能电子衍射(RHEED)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)研究了SiH4流量、H2流量和衬底温度等工艺参数的改变对薄膜晶化的影响.通过分析薄膜结构和形貌,得出适宜低温生长多晶硅薄膜的工艺参数.

摘要： 本文利用ECR-PEMOCVD(电子回旋共振-等离子体增强金属有机化学气相沉积)方法,采用二茂锰作为锰源,氮气作为氮源,三乙基镓(TEGa)作为镓源,在蓝宝石衬底上外延生长出具有一定Mn含量且晶质较好的GaMnN稀磁半导体薄膜.并通过XRD、AFM、RHEED、电子探针、拉曼光谱等分析手段对样品进行了分析.

摘要： 本工作利用时间和空间分辨的等离子体光谱测量和分析方法研究了对Al靶烧蚀产生的PLA铝等离子体和对N2气ECR微波放电产生的ECR氮等离子体之间的相互作用和由此形成的ECR-PLA铝/氮等离子体的特性，并与PLA铝等离子体在低气压N2气中膨胀过程进行了比较。结果表明，瞬变的PLA等离子体在连续稳定的ECR等离子体中高速膨胀时两者之间的相互作用导致它们彼此间的延续激发和激发增强，使得形成的ECR-PLA等离子体具有很高的激发度和活性。

摘要： 本发明涉及一种控制RCE等离子室(1)中的电子温度的设备。该设备包括至少一个位于能量大于一预先确定的能量的电子路径上的调制器(100)，以便形成这些电子的障碍。本发明用于离子源和等离子机。

摘要： 本发明所述的表面等离子体共振与电子回旋共振双激励式微波推力器涉及航天器动力技术领域，涉及一种基于低温非平衡等离子体即表面等离子体共振与电子回旋共振等离子体应用于微小卫星动力系统、执行卫星编队和深空探测等任务的推力器。表面等离子体共振与电子回旋共振双激励式微波推力器通过推力器支撑架固定在真空环境内；表面等离子体共振与电子回旋共振双激励式微波推力器包括：永磁环、放电腔室、金属天线及尾部喷管；永磁环套装在放电腔室的外部；金属天线嵌装于放电腔室的内部；永磁环嵌装在推力器支撑架上；尾部喷管与放电腔室出口对接。本发明具有结构新颖、加工简便、体积小、稳定性高、比冲强、推力器寿命长等特点。

摘要： 本发明属于微波技术领域，具体涉及一种大功率电子回旋共振加热系统快速可控极化器。本发明包括微波换向波导、安装基板、极化镜、极化镜转动机构及转动驱动机构；微波换向弯头用于传输高功率微波，实现微波传输方向90度换向；安装基板用于将极化镜及其转动与驱动机构定位在微波换向弯头上；极化镜用于反射微波，并在其旋转时实现微波极化形式的改变；极化镜转动机构用于实现真空环境下极化镜的转动；转动驱动机构用于实现对极化镜旋转的精确定位控制及保护；本发明定位精度高、远程快速可控、能够稳定高效传输MW量级长脉冲毫米波，能够满足电子回旋系统对微波极化形式任意控制要求。

摘要： 本发明公开一种电子回旋共振磁性模块与电子回旋共振装置，其中该磁性模块具有多层导磁环体以及多个磁柱，每一个导磁环体具有一内环壁与一外环壁，每一个导磁环体内开设有多个径向孔。该多个磁柱，其分别嵌入于该多层导磁环体所具有的径向孔内，其中，相邻的两导磁环体所具有的磁柱的磁场方向相反。利用该磁性模块的电子回旋共振装置能在高真空下运作以利于基材上形成单原子层的镀膜。

摘要： 本发明公开一种电子回旋共振磁性模块与电子回旋共振装置，其中该磁性模块具有多层导磁环体以及多个磁柱，每一个导磁环体具有一内环壁与一外环壁，每一个导磁环体内开设有多个径向孔。该多个磁柱，其分别嵌入于该多层导磁环体所具有的径向孔内，其中，相邻的两导磁环体所具有的磁柱的磁场方向相反。利用该磁性模块的电子回旋共振装置能在高真空下运作以利于基材上形成单原子层的镀膜。

摘要： 本发明所述的表面等离子体共振与电子回旋共振双激励式微波推力器涉及航天器动力技术领域，涉及一种基于低温非平衡等离子体即表面等离子体共振与电子回旋共振等离子体应用于微小卫星动力系统、执行卫星编队和深空探测等任务的推力器。表面等离子体共振与电子回旋共振双激励式微波推力器通过推力器支撑架固定在真空环境内；表面等离子体共振与电子回旋共振双激励式微波推力器包括：永磁环、放电腔室、金属天线及尾部喷管；永磁环套装在放电腔室的外部；金属天线嵌装于放电腔室的内部；永磁环嵌装在推力器支撑架上；尾部喷管与放电腔室出口对接。本发明具有结构新颖、加工简便、体积小、稳定性高、比冲强、推力器寿命长等特点。

摘要： 本发明提供一种微型2.45GHzECR电子源及电子回旋共振电子源系统，该微型2.45GHzECR电子源包括微波传输设备、微波窗、放电室、磁体和等离子体电极，其中微波窗由圆柱形Al2O3陶瓷与圆柱形氮化硼BN薄片沿轴向组合而成，其中Al2O3陶瓷柱靠近微波传输设备，而氮化硼BN片紧连放电室。本发明具有运行寿命长、稳定性高、金属污染低以及气耗低的优点。本发明微型2.45GHzECR电子源应用于中束流离子注入机的电子回旋共振电子源系统，实现了TE11单模传输，在去除较大体积的三螺钉调谐器的情况下实现了微波耦合，大大缩小了微波系统体积。

摘要： 本发明涉及一种电子回旋共振离子源产生脉冲多离子种类束流的方法及系统，其包括等离子体放电室，用于产生和约束等离子体；电子回旋共振离子源磁体设置在离子源腔体外部；微波源设置在离子源腔体注入端，将产生的微波功率传输至等离子体放电室，将等离子体放电室内部存在的气体原子分子等电离，产生所需的等离子体；脉冲式气体馈入系统设置在离子源腔体注入端，用于将单种气体或多种气体馈入离子源腔体内，实现离子源所需气体的精确馈入；离子源冷电子枪设置在离子源腔体注入端，用于阻止等离子体中电子在轴向的逃逸并提供额外冷二次电子注入，以调节离子束引出流强；离子源引出部件设置在离子源腔体引出端，用于引出离子束流。本发明能在离子加速器领域中应用。

摘要： 一种双端馈入微波电子回旋共振等离子体化学气相沉积装置，属于微波等离子体法化学气相沉积领域。本装置具有双端微波馈入及谐振结构沿衬底呈左右对称的特性，可在衬底左右两侧同时产生等离子体，利用电子回旋共振等离子体高电子能量、高电离度、低沉积压强的性质，可实现Φ60‑200mm衬底两侧薄膜的同时沉积或一次性沉积两片薄膜。磁场谐振线圈产生875Gs的磁感应强度的电子回旋共振面，磁场整型线圈产生875Gs磁感应强度的整型磁场，谐振磁场与整型磁场的耦合提升了等离子体的均匀性，在增大沉积面积的同时提升了薄膜的均匀性。位于环形天线下方的石英介质窗口有效避免等离子体的加热、污染与刻蚀。本发明均匀性高，能降低薄膜沉积、表面处理成本，提高腔室的空间利用率。

摘要： 本公开涉及一种微波发射天线以及电子回旋共振加热系统，该微波发射天线包括壳体、波导管、聚焦镜以及平面镜；波导管的微波输入口用于与波源连接；聚焦镜与壳体相对固定，且聚焦镜的镜面朝向波导管的微波输出口，聚焦镜用于聚焦并反射波导管输出的微波；平面镜的镜面与聚焦镜的镜面相对设置，平面镜用于反射经过聚焦镜反射的微波；还包括驱动机构，驱动机构用于驱动平面镜转动，以调整经平面镜反射的微波的注入角度，从而通过驱动机构控制平面镜转动，实现微波注入角度的调节。