射频离子源研制及引出系统数值模拟--《东北大学》2006年硕士论文
射频离子源研制及引出系统数值模拟
【摘要】：随着光学工业和半导体工业的发展，越来越多的镀膜设备配置了宽束离子源，至今宽束离子源用于固体表面注入、微细加工、材料的表面改性、镀膜机辅助镀膜等众多工艺中，已成为现代工业发展的热点。现在的宽束离子源包括考夫曼源、霍尔源、低压反应离子源、ECR离子源、潘宁源、空心阴极离子源、APS源和射频离子源等。射频离子源采用磁耦合产生等离子体，具有无灯丝污染、工作时间长、可以长时间在有反应气体的条件下工作、产生的束流大等优点，逐渐成为离子源工业发展的重点。
本文是在中国科学院空间科学与应用中心开展了射频离子源的研究工作，研制和开发出射频宽束离子源。射频宽束离子源工作原理是利用电子发生器产生电子，在屏极电压作用下把电子引入离化室，利用射频感应原理将能量耦合到离化室，再利用气体放电原理产生等离子体，在屏极和加速极的作用下引出离子束。
本离子源在屏极电压为500伏作用下可产生160mA的离子流，在这种大能量离子源作用下可用于集成电路的刻蚀、辅助镀膜等。
本文针对这种离子源进行了样机的研制，研究了射频宽束离子源的匹配，放电所需要的磁场，以及宽束离子引出系统及射频感应产生等离子体的机理。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2006【分类号】：TP391.9【目录】：
独创性声明3
学位论文版权使用授权书3-4
ABSTRACT5-6
第一章 绪论8-11
1.1 本课题的研究背景8-10
1.2 本文所做主要工作10-11
第二章 研究发展与现状11-17
2.1 离子源发展与现状11-15
2.1.1 考夫曼型离子源11-12
2.1.2 霍尔源12
2.1.3 ECR源12-13
2.1.4 GIS无栅离子源13
2.1.5 高频放电离子源13-15
2.2 RF离子源的主要优点及参数15-16
2.2.1 RF离子源的主要优点15
2.2.2 RF离子源的主要参数为15-16
2.3 不同种类离子源性能比较16-17
第三章 射频离子源研制17-33
3.1 RF离子源的工作原理17-18
3.2 设备组成18-19
3.3 射频离子源设计19-20
3.3.1 放电室19
3.3.2 射频线圈19-20
3.3.3 中和器20
3.3.4 电磁防护及其他20
3.4 射频放电必要条件20-25
3.4.1 气体击穿判据20-21
3.4.2 射频离子源磁场有限元分析21-25
3.5 射频放电匹配网络25-31
3.6 高频离子源工作过程的划分31
3.7 小结31-33
第四章 离子源的离子引出系统33-59
4.1 等离子鞘层33-34
4.2 离子光学设计基础34-35
4.3 影响离子源的引出系统的因素35-40
4.3.1 等离子体发射面的形状35-37
4.3.2 影响离子束束流的其他因素37-40
4.4 离子引出系统的数值计算40-58
4.4.1 强流离子引出系统数学模型40-45
4.4.2 计算方法45-47
4.4.3 强流离子引出系统数学模拟结果及分析47-58
4.5 小结58-59
参考文献61-63
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梦想源自永恒动力:丁飞和他的金缆APS传奇
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梦想源自永恒动力:丁飞和他的金缆APS传奇
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梦想源自永恒动力
&&丁飞和他的金缆APS传奇
宁可输掉一切，也不输掉坚持
青春、理想、追求，像许多热血沸腾的大学毕业生一样，丁飞怀揣着报国之志踏出校门，立志干一番事业。然而理想总在现实面前崩溃，根本找不到好工作，找不到适合自己的工作，丁飞只好去一个保健品公司做业务员，天天发宣传资料，一天要发上千份。和别人不同，别人发不完就悄悄扔掉，他却不浪费一张，每次都发到农户的大门口。
有人笑他傻，有人说他犟。
对丁飞来说，宁可输掉一切，也不输掉坚持！
与软件结缘，矢志不渝
岁月本长，而忙者自促。1998年丁飞就成立一家财务咨询公司，2000年一次偶然的机会，丁飞与软件结缘，代理金蝶软件，亲自带领团队，负责软件的实施与销售工作，为了快速解决客户问题，最忙的一次，骑着摩托车，一天之内跑三个城市，解决9个公司的软件问题，认真负责的态度，令客户负责人感动不已。
有人笑他蛮，有人说他是&拼命三郎&。
2003年进入电缆之乡安徽无为高沟镇，丁飞在安徽华菱电缆集团一住就是五年。每天学习、了解、探讨、研究线缆行业的生产管理模式。他用半年时间了解了业务员代理销售的管理模式，花了一个星期总结出其财务处理方法，并在当地很多企业进行了推广，帮助企业规范了帐务处理。
2005年以前，华菱集团一直采用手工记账，成品发货管理人员为了准确发货，常常加班加点，累得去医院打点滴，丁飞就专门针对管理的难点进行流程梳理，完善软件过程功能，开发出订单合程跟踪报表，创造性地提出在下订单时确定产品存放区域，存放区域信息通过流程卡、合格证等传递，库管员在入库时，根据实际情况修正存放区域编码，实现每根电缆的准确跟踪、发货的管理目的。半年后，华菱公司产值翻了一倍，但工人的工作量却极大减轻了，工作时间只有原来的一半，发货组的人员每次见到丁飞，都会感谢他。
火车上完成APS的设计，打造线缆行业管理传奇
2007年以来，丁飞满脑子只想一件事：如何让企业管理更简单。
传统的ERP软件一直是以财务、业务一体化，生产管理真正成功的应用案例非常少，至少在线缆行业的生产管理没有成功应用。
这对丁飞触动很大，下定决心将生产管理信息化研究成功，帮助中国中小制造企业实现信息化。
平时，丁飞随手总是带一个本子，设计流程，想到就写上，终于在一次火车卧铺上，花了3个小时，将整个流程清楚地写了出来，这个流程，就是行业的生产管理系统――APS管理平台，造就了线缆行业管理传奇。
丁飞经常在思考一个问题，为什么国内外ERP软件解决不了中国制造业的管理问题。通过对各行业生产管理特点的深入研究，他发现BOM（产品物料清单）是关键点，一般ERP的BOM是二维结构，只能手工录入或导入，维护难度大，速度慢，并且不适合实现智能制造的需求。
2009年丁飞开始设计树型结构的BOM，将工序、物料、工艺结构起来，通过5年的不断研发，终于将电缆行业的BOM计算功能全部实现，得到了行业内权威及标准制定单位上海电缆研究所的认可。
通过特有的BOM结构，有效解决了复杂制造过程的很多问题，已成功在多家线缆企业生产管理过程中应用。丁飞还针对生产派工、工人生产过程反馈、工序跟踪、工分统计等方面问题，研究了多种方式：按键式工位机、平板电脑、手机APP、远程终端电脑等，经过不断失败，反复试用，最终选定以远程终端电脑方式，实现了工人汇报的过程。
丁飞将这个软件起名为APS（高级计划与排程），开始了他梦想传奇。
做线缆行业智能制造管理平台的领导者
成大事者必注重细节。老子说，天下大事，必做于细。10多年的行业经验，成功的客户应用让丁飞越来越注重提升APS每一个细节，做到尽善尽美。有时，不惜为一个细节问题，反复测试软件上千遍，他不仅要做线缆行业的&工匠&，更想成为行业管理平台的&艺术家&。
2015年，国家发布《中国制造2025》，丁飞认为机会来了。
智能制造的核心是IT+传感器，IT的核心是MES，也就是生产管理。丁飞与上海电缆研究所的专家深入交流，对线缆行业的智能制造发展提出了很多发展思路。我国大多数电缆生产企业还处在工业2.0阶段，如果要&弯道超车&，追赶工业4.0，他认为现阶段急需做好两方面的工作：
首先，需大力推广已开发成功的线缆行业生产管理系统――金缆APS管理应用平台，该平台能帮助线缆生产企业梳理管理流程，实现产品定额计算、生产过程管理、成本核算，全方位降低企业成本，效果显著，这是实现智能制造的前提：精益生产。
其次，建立一个网上平台、一个专家团队，将线缆企业生产设备的工艺数据、设备故障原因及解决方案建立一个知识库，通过数据平台，可为生产企业提供专业的设备维保服务，极大降低企业成本，同时为智能制造做好数据准备。
通过众筹、众扶，与企业一起成就梦想
古话说清能有容，仁能善断。专注、执着、认真、坚忍这些品质也许不足为奇，但一辈子只做一件事的丁飞有一颗雅怀、仁容之心。他谦虚谨慎，包容万物，性格和善，不仅要成就自己的梦想，更要成就行业大家的梦想，那就是通过众筹、众扶的形式，建立APS大数据平台，实现企业智能制造、精细化管理，最终形成行业健康、共荣共存美好的生态圈。
目前，线缆企业单独采购或订制一套专业的线缆生产管理软件，成本在100－300万，国外软件，费用更是要近2000万，还很难达到满意的效果。采用众筹方式，由企业共同筹资购买软件服务，大家共同开发，可以大幅度降低企业信息化建设的建设成本，同时对项目成本实施提供有力的保障。
当前，除安徽华菱电缆集团外，线缆行业已有几十家企业应用了金缆的APS平台，然而这对有7-8千家生产线缆企业的制造大国来说，远远不够，要实现中国智能制造，提升产品质量，提升企业水平，获得更多的价值，只有越来越多企业应用APS管理应用平台，获得更专业、更有效的服务才能实现。对丁飞来说，这是挑战，也是梦想，比天空更蓝，任重道远。
这么多年，丁飞，一直在坚持，在努力，在路上。这已足够。
（根据安徽金缆信息技术有限公司董事长丁飞口述整理）
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