等离子体浸泡式离子注入与沉积技术
作者：汤宝寅，王浪平 编著
出版时间： 2012年版
内容简介
　　本书主要论述用于非半导体材料表面改性的PlIl、PIIID技术相关物理与技术问题，关键部件及处理工艺问题。本书的主要内容包括PIIID技术发展概况，基础理论，PIIID设备关键部件设计，PIIID鞘层动力学计算机数值模拟与应用以及机械零件的PIIID复合、批量处理工艺与应用等。为了清楚PlIl与PIIID概念之间的区别，书中提到的PlIl一般是指采用气体等离子体的PlIl技术，在PlIl过程中，离子注入是材料表面改性的主要因素；书中提到的PIIID一般是指采用金属等离子体与气体等离子体相结合的PIIID技术，在PIIID过程中，离子注入与薄膜沉积相结合的处理是材料表面改性的主要因素。本书称PIIID为等离子体浸泡式离子注入与沉积技术是因为考虑到PIIID处理过程的特点是：被处理零件完全浸泡在等离子体中，处理过程常采用离子注入与薄膜沉积相结合的工艺。 本书特别列出了近十几年来等离子体浸泡式离子注入与沉积（PIIID）技术在下列七个方面取得的重大进展：（1）脉冲宽度可调、大面积、强流阴极弧金属等离子体源；（2）高电压下慢速自转与公转的油冷靶台与组合夹具；（3）Pill过程鞘层动力学计算机理论数值模拟技术；（4）减少、抑制二次电子发射；（5）大功率固态电路脉冲调制器技术；（6）PIIID内表面处理技术；（7）PIIID复合、批量处理技术。由此可见，在短短十几年时间里，PIIID技术在基本理论、关键部件的研制、处理工艺、应用领域扩展等方面都有了非常迅速的发展；PIIID技术正在以中、小规模，复合、批量处理方式成功地用于航空航天、高速列车、汽车等多种领域。这表明：PIIID技术是一种不可缺少、不可替代的先进的表面工程技术，它具有非常美好的商业应用前景。
目录
第1章 绪论
1．1 离子注入技术
1．1．1 离子注入技术的发展
1．1．2 束线离子注入（ⅠBⅡ）的局限性
1．2 等离子体浸泡式离子注入技术
1．2．1 等离子体浸泡式离子注入技术原理
1．2．2 等离子体浸泡式离子注入技术与离子渗氮技术的区别
1．2．3 等离子体浸泡式离子注入技术与沉积（PIHD）技术
1．3 束线离子注入与等离子体浸泡式离子注入技术的比较
1．3．1 PⅢ与ⅠBⅡ技术的比较
1．3．2 两种离子注入技术要素的比较
1．3．3 ⅠBⅡ和PⅢ各自的优势及应用领域
1．4 等离子体浸泡式离子注入与沉积技术研究现状
1．4．1 PⅢ过程鞘层动力学计算机理论数值模拟技术
1．4．2 脉冲宽度可调、大面积、强流阴极弧金属等离子体源
1．4．3 高电压下慢速旋转油冷靶台与组合夹具
1．4．4 减少、抑制靶的二次电子发射
1．4．5 大功率固态电路脉冲调制器技术
1．4．6 PⅢD内表面处理技术
1．4．7 PⅢD批量、复合处理技术
参考文献
第2章 PⅢ理论基础与等离子体诊断测量
2．1 真空与气体分子运动论基本概念
2．1．1 真空
2．1．2 气体分子运动论基本概念
2．2 等离子体
2．2．1 气体放电与等离子体
2．2．2 等离子体基本方程
2．2．3 平衡态性质
2．2．4 等离子体动力学
2．3 鞘层
2．3．1 基本概念与理论方程
2．3．2 Bohm鞘层判据
2．3．3 离子阵鞘层
2．3．4 正离子阵鞘层的形成
2．3．5 动态鞘层的扩展
2．4 高能离子与材料的相互作用
2．4．1 离子射程
2．4．2 浓度分布
2．4．3 沟道效应
2．4．4 辐射损伤
2．4．5 辐射增强扩散
2．4．6 溅射
2．4．7 离子注入表面强化作用机制
2．5 等离子体及鞘层的诊断与参数测量
2．5．1 等离子体诊断与参数测量
2．5．2 鞘层扩展诊断
参考文献
第3章 等离子体浸泡式离子注入与沉积设备
3．1 PⅢD设备总体结构
3．2 真空处理室
3．2．1 真空处理室几何形状与尺寸
3．2．2 真空处理室材料
3．2．3 处理室本底真空度
3．2．4 多极会切磁场位形
3．2．5 电磁辐射与软X射线防护
3．2．6 处理室内衬与高压瓷绝缘柱（套）屏蔽
3．2．7 真空处理室大门
3．2．8 接口
3．3 高真空抽气系统
3．3．1 真空泵组的选择
3．3．2 高真空抽气泵的抽速和泵组配置
3．3．3 真空处理室的气体流量
3．3．4 供气系统
3．4 高压靶台及组合夹具
3．5 等离子体源
3．5．1 热阴极放电
3．5．2 高压脉冲辉光放电
3．5．3 电容耦合RF放电
3．5．4 电感耦合RF放电
3．5．5 微波放电
3．5．6 间接气体等离子体源
3．5．7 阴极弧金属等离子体源
3．5．8 其他等离子体源
3．6 大功率高压脉冲电源
3．6．1 脉冲调制器的主要技术指标
3．6．2 脉冲调制器输出的平均功率
3．6．3 脉冲调制器阻抗
3．6．4 开关装置
3．6．5 脉冲调制器控制方式
3．6．6 高压脉冲调制器类型
3．6．7 脉冲变压器
3．6．8 PⅢD系统过程诊断和控制
3．7 PⅢD设备安全与防护
3．7．1 电气安全
3．7．2 可靠接地
3．7．3 PⅢD设备安全自锁
3．7．4 电磁辐射安全
3．7．5 真空处理室安全
3．7．6 真空处理室维修安全
3．7．7 压缩气体容器
3．7．8 化学药品的安全使用
参考文献
第4章 PⅢ过程的计算机数值模拟
4．1 理论模型
4．1．1 郎谬尔动态鞘层模型
4．1．2 流体模型
4．1．3 Particle—in—cell模型
4．2 典型零部件PⅢ过程的数值模拟
4．2．1 多个轴承滚珠的PⅢ处理过程
4．2．2 轴承内外套圈PⅢ过程的数值模拟
4．3 基于脉冲高压辉光放电的轴承外圈滚道PⅢ批量处理的数值模拟
4．4 典型零部件PⅢ表面处理工艺参数的选择
4．4．1 高压脉冲幅值的选择
4．4．2 等离子体密度的选择
4．4．3 脉冲电压宽度的选择
4．4．4 被处理零件合理摆放位置
参考文献
第5章 PⅢD表面处理工艺及应用
5．1 PⅢD表面处理工艺
5．1．1 离子注入工艺
5．1．2 薄膜制备工艺
5．1．3 PⅢD复合处理工艺及应用
5．2 聚合物的PⅢD表面改性
5．3 机械零件的PⅢD批量处理工艺
5．3．1 平面形状零件的PⅢD批量处理工艺及应用
5．3．2 圆柱形零件的PⅢD批量处理工艺及应用
5．3．3 零件内表面的PⅢD批量处理工艺及应用
5．3．4 球形零件的PⅢD批量处理工艺及应用
5．4 改性层表面分析与表面检测
参考文献
结束语 等离子体浸泡式离子注入与沉积（ PⅢD）技术前景展望
附录1 主要英文缩写
附录2 主要物理常数
附录3 公式
附录4 单位换算表


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