動(dòng)環(huán)PIII處理均勻性的三維理論模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、 等離子體浸沒離子注入(PⅢ)技術(shù)克服了傳統(tǒng)束線離子注入所固有的直射性的限制，有效改善了機(jī)械密封用動(dòng)環(huán)表面的耐磨性能，對提高其工作可靠性有顯著作用。由于影響動(dòng)環(huán)表面注入均勻性的工藝參數(shù)均通過鞘層擴(kuò)展情況體現(xiàn)出來，因此本文采用模擬和計(jì)算相結(jié)合的方法對經(jīng)PⅢ改性處理的動(dòng)環(huán)表面的注入均勻性進(jìn)行研究。 在建立三維PIC模型過程中，將動(dòng)環(huán)簡化為圓柱體，考慮到動(dòng)環(huán)和模擬區(qū)域的對稱性，選擇實(shí)際區(qū)域的四分之一進(jìn)行模擬，通過改變等離子體密度

2、、高壓幅值及高壓脈沖寬度，獲得不同工藝參數(shù)下的歸一化電勢、等離子體密度和注入劑量的分布情況。利用朗謬爾探針對鞘層的擴(kuò)展情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。當(dāng)?shù)入x子體密度為2.9479×108cm-3，高壓幅值為-10kV，脈沖寬度為10μs時(shí)，距動(dòng)環(huán)上表面3cm，4cm，5cm和8cm處探針測量的電勢值分別為-5.10kV，-4.00kV，-3.00kV和-1.10kV；結(jié)果表明理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好吻合，從而通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該三維