基于ANSYS的(非)平衡磁控溅射镀膜机磁场模拟

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类金刚石薄膜,是近几年发展起来的一种新型薄膜材料。这种新型材料,由于在力学、电学、化学、光学等方面具有许多独特的性质,已经广泛应用于许多领域。非平衡磁控溅射是近几年发展起来的新技术,被认为是较有前途的沉积方法。 本课题结合科研项目对非平衡磁控溅射镀膜机的磁场分布进行了研究,论述了非平衡磁控溅射技术的基本理论;介绍了电磁场数值计算国内外发展状况,叙述了有限元计算电磁场的两种解法;得到求解二维线圈静磁场的有限元算法,并用有限元软件ANSYS对二维线圈电磁场分布作了模拟;得到求解三维线圈静磁场的有限元算法,用ANSYS对三维线圈电磁场分布作了模拟;用ANSYS对(非)平衡磁控溅射镀膜机的磁场进行模拟;测试了(非)平衡磁控溅射镀膜机的磁场分布,来验证(非)平衡磁控溅射镀膜机的磁场分布。用ANSYS对三维跑道线圈、二维永磁体、三维永磁体分别进行了模拟. 在一种新型设备的研制中,用ANSYS对它的磁场分布的前期方案进行了模拟;用ANSYS对闭合式电磁铁进行了模拟,并用磁路理论对它进行了分析通过用ANSYS的UIDL和APDL语言对ANSYS进行二次开发,创建了供用户随时调用的宏文件或缩写,既方便了用户,还为优化设计的参数化建模奠定了基础。尤其在需要大量重复建模的分析中,优势更为明显。在磁场计算的基础上,利用UIDL和APDL语言,编制了新的查询程序, 研究结果表明:(1)对于二维永磁体,模拟时,不用对称线的诺伊曼边界条件的结果更与实际相符。(2)平衡磁控溅射圆形靶的磁场在两个磁极内比较均匀,在磁极之外,会急速衰减。非平衡磁控溅射镀膜机的磁场,调制线圈起到了很好的作用,使磁场均匀范围大为增大。(3)几种方案的电磁装置中,导磁材料的导磁能力,是影响磁路中磁场的主要因素之一。空气间隙的磁极相对面积是气隙中磁场的主要影响因素。(4)磁路计算结果显示,ANSYS计算结果具有很高的精度。(5)利用APDL语言,对ANSYS进行了二次开发,编制了新的查询程序,实现了对计算结果的点查询。
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