真空镀膜技术..ppt

真空与真空镀膜技术简介 一. 真空技术入门 真空：低于一个大气压的气体状态。 1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli) 首创著名的大气压实验，获得真空。 自然真空：气压随海拔高度增加而减小，存在于宇 宙空间。 人为真空：用真空泵抽掉容器中的气体。 真空量度单位 1标准大气压=760mmHg=760(Torr) 1标准大气压=1.013x105 Pa 1Torr=133.3Pa 真空区域的划分 目前尚无统一规定，常见的划分为： 粗真空 低真空 高真空 超高真空 极高真空 真空技术的应用 电子技术、航空航天技术、加速器、表面物理、微电子、材料科学、医学、化工、工农业生产、日常生活等各个领域。 二. 真空获得—真空泵 1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。 原理：当泵工作后，形成压差，p1 p2，实现了抽气。 真空泵的分类 气体传输泵: 是一种能将气体不断地吸入并排出泵外 以达到抽气目的的真空泵，例如旋片 机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。 气体捕集泵: 是一种使气体分子短期或永久吸附、凝 结在泵内表面的真空泵，例如分子筛 吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温 泵和吸气剂泵。 真空泵的主要参数 抽气速率: 定义为在泵的进气口任意给定压强下，单位时间内流入泵内的气体体积 或表示为： 其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。 泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。 极限压强 (极限真空) 最高工作压强 工作压强范围（ ） 泵能正常工作的压强范围 几种常用真空泵的工作压强范围 旋片机械泵 吸附泵 扩散泵 涡轮分子泵 溅射离子泵 低温泵 几种常用真空泵的工作原理1. 旋片机械泵 工作过程是： 吸气—压缩—排气。 定子浸在油中起润滑，密封和堵塞缝隙的作用。 主要参量是： 抽速和极限压强。 由于极限压强较高， 常用做前级泵(预抽泵)。 2. 油扩散泵 是：油蒸发—喷射—凝结，重复循环 由于射流具有工作过程高流速(约200米/秒)、高密度、高分子量(300—500)，故能有效地带走气体分子。 扩散泵不能单独使用，一般采用机械泵为前级泵，以满足出口压强(最大40Pa)，如果出口压强高于规定值，抽气作用就会停止。 3.涡轮分子泵 工作过程是：高速旋转叶片(30000转/分)—对气体分子施以定向动量—压缩—排气。 优点：无油，洁净，启动快，制动快，可忍受大气冲击。 缺点：由于高速旋转，不能在磁场中使用，否则会产生涡流，导致叶轮发热、变形等严重后果，对氢气等轻质气体抽速较小， 价格昂贵。 三. 真空的测量—真空计1. 绝对真空计 直接测量真空度的量具，如U型计、压缩真空计(麦克劳真空计) 。 2. 相对真空计 2.1 热偶真空计(热传导真空计) 测量范围：100— 10-1 Pa 测量下限：热丝温度较高，气体分子热传导很小，热丝引线本身的热传导和热辐射引起的热量减小占主导地位，这两部分与压强无关。 2.2 热阴极电离真空计 原理：电子与气体分子碰撞引起分子电离，形成电子和正离，电子最终被加速极收集，正离子被收集极接收形成离子流： I+ = kIep = cp 其中，k称为电离计的灵敏度，是单位电子电流、单位压强下的离子流。 测量范围：1.33×10-1 ～1.33×10-5 Pa 测量下限：高速电子打到加速极G → G产生软x射线 →软x射线射向收集极c → 收集极c产生光电发射 → 产生电子流Ix → Ix与I+方向相反，与压强无关。 理论解释： 当p较高时，kx / p k，此时 当p很低时，kx / p k，此时 与压强无关 2.3 B—A真空计 (超高真空熱阴极电离计) 50年代初，Bayard 和Alpert经过改进电离规，减小光电流，减小受照面积，制成B-A规，收