真空與真空鍍膜技術(shù)簡介

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1、真空與真空鍍膜技術(shù)簡介一.真空技術(shù)入門真空：低于一個(gè)大氣壓的氣體狀態(tài)。1643年，意大利物理學(xué)家托里拆利(E.Torricelli)首創(chuàng)著名的大氣壓實(shí)驗(yàn)，獲得真空。自然真空：氣壓隨海拔高度增加而減小，存在于宇宙空間。人為真空：用真空泵抽掉容器中的氣體。真空量度單位1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760mmHg=760(Torr)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013x105Pa1Torr=133.3Pa真空區(qū)域的劃分目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，常見的劃分為：粗真空低真空高真空超高真空極高真空真空技術(shù)的應(yīng)用電子技術(shù)、航空航天技術(shù)、加速器、表面物理、微電子、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)、化工、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日

2、常生活等各個(gè)領(lǐng)域。二.真空獲得—真空泵1654年，德國物理學(xué)家葛利克發(fā)明了抽氣泵，做了著名的馬德堡半球試驗(yàn)。原理：當(dāng)泵工作后，形成壓差，p1>p2，實(shí)現(xiàn)了抽氣。真空泵的分類氣體傳輸泵:是一種能將氣體不斷地吸入并排出泵外以達(dá)到抽氣目的的真空泵，例如旋片機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、渦輪分子泵。氣體捕集泵:是一種使氣體分子短期或永久吸附、凝結(jié)在泵內(nèi)表面的真空泵，例如分子篩吸附泵、鈦升華泵、濺射離子泵、低溫泵和吸氣劑泵。真空泵的主要參數(shù)抽氣速率:定義為在泵的進(jìn)氣口任意給定壓強(qiáng)下，單位時(shí)間內(nèi)流入泵內(nèi)的氣體體積或表示為：其中，Q為單位時(shí)間內(nèi)流入泵的氣體量。泵的抽氣速率S

3、并不是常數(shù)，隨P而變。極限壓強(qiáng)(極限真空)最高工作壓強(qiáng)工作壓強(qiáng)范圍（）泵能正常工作的壓強(qiáng)范圍幾種常用真空泵的工作壓強(qiáng)范圍旋片機(jī)械泵吸附泵擴(kuò)散泵渦輪分子泵濺射離子泵低溫泵幾種常用真空泵的工作原理1.旋片機(jī)械泵工作過程是：吸氣—壓縮—排氣。定子浸在油中起潤滑，密封和堵塞縫隙的作用。主要參量是：抽速和極限壓強(qiáng)。由于極限壓強(qiáng)較高，常用做前級泵(預(yù)抽泵)。旋片式機(jī)械泵2.油擴(kuò)散泵是：油蒸發(fā)—噴射—凝結(jié)，重復(fù)循環(huán)由于射流具有工作過程高流速(約200米/秒)、高密度、高分子量(300—500)，故能有效地帶走氣體分子。擴(kuò)散泵不能單獨(dú)使用，一般采用機(jī)械泵為前級泵，

4、以滿足出口壓強(qiáng)(最大40Pa)，如果出口壓強(qiáng)高于規(guī)定值，抽氣作用就會(huì)停止。水冷套；2.噴油嘴；3.導(dǎo)流管；4.泵殼；5.加熱器3.渦輪分子泵工作過程是：高速旋轉(zhuǎn)葉片(30000轉(zhuǎn)/分)—對氣體分子施以定向動(dòng)量—壓縮—排氣。優(yōu)點(diǎn)：無油，潔凈，啟動(dòng)快，制動(dòng)快，可忍受大氣沖擊。缺點(diǎn)：由于高速旋轉(zhuǎn)，不能在磁場中使用，否則會(huì)產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致葉輪發(fā)熱、變形等嚴(yán)重后果，對氫氣等輕質(zhì)氣體抽速較小，價(jià)格昂貴。1.動(dòng)葉輪；2.泵殼；3.渦輪排；4.中頻電動(dòng)機(jī)；5.底座；6.出氣口法蘭；7.潤滑油池；8.靜葉輪；9.電機(jī)冷卻水管.三.真空的測量—真空計(jì)1.絕對真空計(jì)直接測

5、量真空度的量具，如U型計(jì)、壓縮真空計(jì)(麥克勞真空計(jì))。壓縮型真空計(jì)測量范圍：103～10-3PaU型計(jì)測量范圍：105～10Pa2.相對真空計(jì)2.1熱偶真空計(jì)(熱傳導(dǎo)真空計(jì))測量范圍：100—10-1Pa測量下限：熱絲溫度較高，氣體分子熱傳導(dǎo)很小，熱絲引線本身的熱傳導(dǎo)和熱輻射引起的熱量減小占主導(dǎo)地位，這兩部分與壓強(qiáng)無關(guān)。熱電偶規(guī)管及其電路原理直接測量與壓強(qiáng)有關(guān)的物理量，再與絕對真空計(jì)相比較進(jìn)行標(biāo)定的真空計(jì)。2.2熱陰極電離真空計(jì)原理：電子與氣體分子碰撞引起分子電離，形成電子和正離，電子最終被加速極收集，正離子被收集極接收形成離子流：I+=kIep=

6、cp其中，k稱為電離計(jì)的靈敏度，是單位電子電流、單位壓強(qiáng)下的離子流。測量范圍：1.33×10-1～1.33×10-5Pa測量下限：高速電子打到加速極G→G產(chǎn)生軟x射線→軟x射線射向收集極c→收集極c產(chǎn)生光電發(fā)射→產(chǎn)生電子流Ix→Ix與I+方向相反，與壓強(qiáng)無關(guān)。電離計(jì)線路圖電離規(guī)管理論解釋：當(dāng)p較高時(shí)，kx/p<>k，此時(shí)與壓強(qiáng)無關(guān)2.3B—A真空計(jì)(超高真空熱陰極電離計(jì))50年代初，Bayard和Alpert經(jīng)過改進(jìn)電離規(guī)，減小光電流，減小受照面積，制成B-A規(guī)，收集極面積減小了100—1000倍，測量下限也降低10

7、0—1000倍。Ф0.2mm的鎢絲測量下限可達(dá)10-8~10-9paФ4μm的鎢絲測量下限可達(dá)10-10paB-A真空規(guī)管離子收集極；2.加速極（柵極）3.陰極燈絲；4.外殼四.真空鍍膜真空濺射：當(dāng)高能粒子(電場加速的正離子)打在固體表面時(shí)，與表面的原子、分子交換能量，從而使這些原子、分子飛濺出來。真空蒸發(fā)：在真空中把制作薄膜的材料加熱蒸發(fā)，使其淀積在適當(dāng)?shù)谋砻嫔?。真空蒸發(fā)鍍膜簡介真空系統(tǒng)(DM—300鍍膜機(jī))真空系統(tǒng)(DM—300鍍膜機(jī))蒸發(fā)系統(tǒng)轟擊電極工作架烘烤電極活動(dòng)擋板蒸發(fā)電極蒸發(fā)源蒸發(fā)源的形狀如下圖，大致有螺旋式(a)、籃式(b)、發(fā)叉式

8、(c)和淺舟式(d)等。膜厚的計(jì)算：在真空中氣體分子的平均自由程為：L=0.65/p(cm)，其中p的單位是Pa。當(dāng)p=1