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摘要:EUV(极紫外)光刻技术、美国惯性约束核聚变国家点火装置(NIF)、以及长寿命真空电子器件等,对真空要求已经不仅是对真空压强的要求,对真空系统的洁净度提出了更高的要求.以EUV 光刻机为例,其曝光波长降低到13.5nm,整个工艺在高真空中进行,以避免空气对光波的吸收.同时必须降低真空环境中等离子气氛中微粒、高速粒子以及其他污染物,否则光源会迅速恶化,降低光学元件的反射率,导致光学系统的寿命和曝光性能下降.在点火装置中,在超强激光作用下,对污染物的控制,直接影响了光学系统的寿命.因此为减小污染物带来的影响,对真空环境的洁净度有很高要求,其残余气体量、碳氢化合物组分、颗粒物等污染物必须控制在允许值以下.真空系统中的污染物主要来自真空腔内壁、内部材料、部件放气,材料清洗、包装的残留物、真空泵组的污染物释放、充入真空腔体的气成份不纯等,这些气体主要含有碳氢化合物、水蒸气、泵油残留、材料表面在强光照射下老化产生的颗粒物以及有机污染物等.这些物质直接污染系统及光学元件,或者会在光学表面形成表面碳沉积、表面氧化等形式的污染.因此在对超洁净真空技术的研究中,需要对以下几个方面进行考虑:1)应用于超洁净真空系统的材料的选择;2)各种材料、部件的清洗、包装、储存、转移过程中的污染问题; 3)真空机组选择;4)超纯气体处理技术;5)污染物与洁净度的测量;6)无机、有机气体与颗粒污染物的控制;7)污染物的清除处理.在国外EUV 光刻机、点火工程的研究中,对超洁净真空技术已经有了非常多的研究,而国内相关研究还比较薄弱,需要政府、研究机构、企业投入经费和人力、物力开展相关研究,提升我国在超洁净真空技术领域的研究水平,为国家重大仪器装备、重大工程应用提供技术支撑.
[硕士论文] 周丽莎
光学工程 东南大学 2015(学位年度)
摘要:真空系统中的污染物质在一定条件下会在真空中释放,经扩散,吸附、沉降到真空室、光学元件等表面,导致系统污染、元件性能下降和其他一些负面影响,并致使整个真空系统中不同位置的污染程度不同。为保护关键元件不受污染,需要研究真空系统运行过程中污染物在空间中的分布情况。本课题研究对需要洁净真空环境的研究和应用具有重要价值。
  论文首先进行模拟研究。根据真空中污染物扩散沉降运动的理论基础,建立静态真空和动态真空下的自由分子流的数学模型,分别进行模拟。对静态真空条件下不同污染源饱和蒸汽压、污染源形状及污染源位置进行模拟。结果表明,污染源位置的影响最大,越靠近污染源的污染物最多;污染源形状对污染物扩散分布有一定影响;污染源饱和蒸汽压对空间相对分布没有太大影响;高真空下的分子态气体污染物重力引起的沉降作用对污染物扩散分布的影响较小。对动态真空条件下不同真空泵抽速、污染源位置及抽气口位置进行模拟。结果表明,污染源位置的影响很大,空间中越靠近污染源的位置污染物越多;真空泵抽速对污染物分布有影响,抽速越大,抽气口附近的污染物分子减小越多;抽气口位置对污染物分布有影响,距离真空泵抽气口最近的位置受抽气影响最大,其分子数密度下降最多。实验研究在动态真空环境下进行。结果表明,污染源位置起主要作用,越靠近污染源的位置污染物越多;真空泵抽速和抽气口位置也对污染物分布有较大的影响。实验研究结果与模拟研究结果有较好的一致性。
  本论文建立了一种对真空系统中污染物扩散分布的有效分析方法,令真空舱中抽象的污染物分布情况可视化,更直观地体现空间不同位置的污染物浓度,对洁净真空下污染物分布研究具有指导意义,为污染物控制的实际应用提供了研究方向。
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