基于阴阳极协同作用的低液滴溅射率真空弧放电技术研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51807184
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0705.高电压与放电
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Cathodic vacuum arc discharge which can provide multicomponent ion beams has been widely used to deposit hard composite coatings. As the energy is supplied to the cathode, droplets are formed under the action of extremely high plasma pressure caused by extremely high power density injected into the cathode, which will affect the quality of composite coatings. The critical issue to reduce the droplets is modulating the energy and power density injected into the electrode. This project concerns the research on the vacuum arc discharge for low sputtering rate of droplet based on cooperating discharge of cathode and anode. Using high melting point cathode and low melting point anode, the rate of mass evaporation and particle ionization of anode is enhanced under the heating effect of incident cathodic plasma. Based on cooperating discharge of cathode and anode, the plasma pressure acting on one electrode will reduce due to the decline of energy and power density, which can provide multicomponent ion beams with low sputtering rate of droplet. The influence of modulating the energy and power density injected into the electrode will be revealed, the mechanism of spot generation and particle ionization will be discussed, the time and space evolution of vacuum arc spot and characteristic parameter of multicomponent ion plasma will be studied, and the characterization of electrode erosion and droplet sputtering will be investigated. The purpose of this project not only means to increase the understanding of vacuum arc discharge, but also provide a novel way to deposit hard composite coatings to meet the application requirement of technology and industry.
利用阴极真空弧放电产生混合成分离子束可用于制备硬质复合涂层,但放电能量全部注入阴极,极高的功率密度形成的极高等离子体压力导致阴极溅射大量液滴,影响复合涂层质量,因此调控注入电极的能量和功率密度是减少液滴溅射的关键。本项目通过开展基于阴阳极协同作用的低液滴溅射率真空弧放电技术研究,提出高熔点阴极匹配低熔点阳极的设计思路,利用阴极等离子体轰击加热阳极效应,加速阳极蒸发电离进而形成等离子体,实现阴阳极协同放电来降低注入单个电极的能量和功率密度,从而降低等离子体压力,最终既减少液滴溅射又产生混合离子束;本项目研究将揭示调控注入电极能量的影响因素,阐明阴阳极协同放电产生弧斑和粒子电离的物理机制,深化对真空弧斑时空演化特性的认识,获得混合离子等离子体的关键特征参数,掌握电极烧蚀和液滴溅射特性,不仅可增进真空弧放电理论认知,还可提供潜在的复合涂层制备方法,以满足现代科技及工业的应用需求。

结项摘要

本项目2019年度立项,研究周期3年,主要研究内容有:通过开展基于阴阳极协同作用的低液滴溅射率真空弧放电技术研究,通过匹配不同材料阴阳电极设计、优化放电结构、电流和背景气氛等途径,掌握调控注入电极能量的影响因素,阐明阴阳极同时产生弧斑和粒子电离的物理机制, 深化对阴阳极真空弧斑时空演化特性的认识,获得混合离子成分等离子体关键特征参数及其变化规律。.本项目主要提出了一种利用阴阳极协同放电产生混合离子束方法,并通过建立阴极场发射、蒸发电离形成初始等离子体、轰击阳极并蒸发,极间粒子碰撞电离的放电物理模型,揭示了阴阳极协同放电弧斑演化的竞争机制,获得了材料、极间距等参数对协同放电的影响规律。深化了对阴阳极真空弧斑时空演化特性的认识,讨论了影响阳极斑出现的因素,表明注入阳极表面的功率密度和阳极材料性质的匹配关系是阳极斑形成的关键因素。同时获得混合离子成分等离子体关键特征参数及其变化规律,背景气体会通过与等离子体相互作用,发生电荷交换反应,影响等离子体成分,基于静电探针获得了短间隙真空弧放电离子电流大小及其空间分布规律,表明阳极参与放电以后会影响到等离子体的扩散形态。以上结果加深了对阴阳极协同放电的理解,获得的通过阴阳极协同放电产生混合离子束的条件及影响因素对于其应用有重要的参考价值。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
短间隙真空弧放电电极活跃现象的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国设备工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许人友;万翔;杨林;陈磊
  • 通讯作者:
    陈磊
Study on the Mechanism of Microparticle-Initiated Breakdown in the Air Gap
气隙中微粒引发击穿机理的研究
  • DOI:
    10.1109/tps.2020.3048825
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Plasma Science
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Shi Yuanjie;Zhong Wei;Xu Ao;Gan Pingping
  • 通讯作者:
    Gan Pingping
Detachment of microparticles from electrode erosion and the subsequent breakdown
电极腐蚀导致微粒脱落以及随后的击穿
  • DOI:
    10.1063/1.5085825
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    AIP Advances
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Zhong Wei;Zhang Guoliang;Xu Ao
  • 通讯作者:
    Xu Ao
Splashing Characteristics of Microparticles From Electrode Erosion for Copper, Molybdenum, and Tungsten-Copper
铜、钼、钨铜电极腐蚀微粒的飞溅特性
  • DOI:
    10.1109/tps.2018.2889932
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Plasma Science
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Zhong Wei;Li Xingwen;Yang Lin;Xu Ao;Jin Dazhi
  • 通讯作者:
    Jin Dazhi

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其他文献

基于垂直构造梯度优化的全波形反演方法
  • DOI:
    10.6038/cjg2022p0179
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张灵莉;任玉晓;刘斌;王凯;许新骥;陈磊
  • 通讯作者:
    陈磊
Surface/interface engineering N-doped carbon/NiS2 nanosheets for efficient electrocatalytic H2O splitting
用于高效电催化 H2O 分解的表面/界面工程 N 掺杂碳/NiS2 纳米片
  • DOI:
    10.1039/c9nr10173j
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    张德亮;牟红宇;陈磊;高星;王德宝;宋彩霞
  • 通讯作者:
    宋彩霞
CRISPR/Cas9系统及其在单子叶植物中的应用
  • DOI:
    10.15889/j.issn.1002-1302.2017.18.005
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    江苏农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐继法;徐艳;赵吉强;陈磊;郭善利;宋建成
  • 通讯作者:
    宋建成
人工小RNA调控元件在合成生物学中的应用
  • DOI:
    10.13345/j.cjb.220068
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张芬芳;孙韬;陈磊;张卫文
  • 通讯作者:
    张卫文
放射性空间V型桥墩节点竖向承载性能研究
  • DOI:
    10.19701/j.jzjg.2020.22.022
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    建筑结构
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段德章;陈磊;潘建荣;王湛;王鹏
  • 通讯作者:
    王鹏

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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