真空設備為什么鍍膜需要真空環境？膜料基板液態氣態物理氣相淀積(PVD,physicalvapordeposition)

化學氣相淀積(CVD,chemicalvapordeposition)氣相淀積的優勢:牢固，外延生長（液相？）轉移到基板表面固態：箔金鍍膜的一般過程：n=7.21022(P/T)真空的基本知識

一)真空的定義;二)度量單位;三)區域劃分;四)真空在薄膜制備中的作用一)真空的定義

真空是指壓力低于一個大氣壓的任何氣態空間.P=1.3310-4

帕,T=293K,n=3.21010

個/厘米3

“相對真空”一個分子在兩次碰撞之間所占據的體積:Ld2V=N?Ld2P=nkTL=kT/d2P二)真空的表示:壓強大小表示真空.1標準大氣壓＝101325Pa（牛頓／米2

）1標準大氣壓=760mmHg=760(Torr)=1.013x105Pa≈105Pa在真空技術中,除國際單位制的壓力單位Pa外，常以托（Torr）作為真空度的單位。1托等于1毫米高的汞柱所產生的壓力:1Torr＝133Pa微觀參量之間的關系:

壓強,“自由程(L,氣體分子間相鄰兩次碰撞的距離)”,分子密度(n)壓強高:真空度低;壓強低:真空度高Pa(Pascal,SI,帕斯卡);巴(bar):1bar=105Pa四)真空在薄膜制備中的作用減少蒸發分子與殘余氣體分子的碰撞：f=1-e-d/l抑制反應蒸發分子(F)與殘余氣體分子(N)到達基板的速率N/F10-1：

P=10-4-10-5Pa真空的獲得

一)機械泵;二)分子泵和羅茨泵;三)擴散泵;四)吸附泵;五)濺射離子泵;六)升華泵真空泵的主要參數

抽氣速率：單位時間內泵的抽氣能力

極限真空：泵所能獲得的最低壓強

工作范圍：泵能正常工作的壓強范圍S抽速Sm

最大抽速單位時間內氣體流過抽氣系統中任何截面的體積稱為體積流量，單位為升/秒，與氣體密度無關旋片機械泵

常見的機械泵有旋片式、定片式和滑閥式等。旋片式的噪聲小，運行速度高，被廣泛應用在真空鍍膜機上。主要結構如右圖所示

機械泵的工作原理是基于玻意耳-馬略特定律的基礎上的

PV＝K（1.1）式其中K是與溫度有關的常數

機械泵的定子和轉子間存在影響抽真空的有害空間,泵的抽速隨著壓強降低而減小。為了減少有害空間的影響通常采用雙級泵，雙級泵由兩個轉子串連而成，其中一個轉子的出氣口為另一個轉子的進氣口，這樣可以將極限真空的單極泵的1Pa提高到10-2Pa

機械泵油的作用非常重要，它起著很好的密封和潤滑作用。泵油基本要求是低的飽和蒸氣壓，一定的粘度和較高的穩定性。但是普通機械泵對于抽走水蒸氣等可凝氣體有很大困難。當蒸氣在腔內壓縮，壓強達到飽和蒸氣壓時，水蒸氣就開始凝結成水，并與泵油形成一種懸濁液。不僅影響泵油的密封和潤滑，還會造成泵壁生銹。為此在氣體尚未被壓縮前，通過氣鎮閥滲入一定量的氣體來幫助打開排氣閥片，減少水氣的凝結。氣鎮閥在抽氣的起始階段使用不會影響極限真空，但是到了一定程度后繼續使用就會降低泵可以達到的極限真空羅茨泵

左轉子由0°轉到180°的抽氣過程：在0°位置時（圖a）左轉子從泵入口封入v0體積的氣體。當轉到45°位置時（圖b

），該腔與排氣口相通。由于排氣側壓強較高，引起一部分氣體返沖過來。當轉到90°位置時（圖c）左轉子封入的氣體，連同返沖的氣體一起排向泵外。這時，右轉子也從泵入口封入v0體積的氣體。當轉子繼續轉到135°時（圖d）右轉子封入的氣體與排氣口相通，重復上述過程。轉子主軸旋轉一周共排出四個v0體積的氣體羅茨泵的轉子之間、轉子與泵殼內壁之間，保持有一定的間隙，可以實現高轉速運行且沒有卡住的危險。由于羅茨泵是一種無內壓縮的真空泵，通常壓縮比很低，故工作時需要前級泵在1Pa左右的壓強范圍內其有相當大的抽氣速率，在這范圍內機械泵的抽速很小，擴散泵還只剛剛開始工作。羅茨泵可以彌補上述兩種真空泵抽氣速率的脫節。

羅茨泵的極限真空除取決于泵本身結構和制造精度外，還取決于前級泵的極限真空由于以上特點羅茨泵時常被串連使用渦輪分子泵優點基本沒有油的污染啟動和關閉很快缺點噪聲大，有振動。電磁污染。比較昂貴。加熱油從噴嘴噴出，氣體分子與油分子碰撞，向出氣口運動需要水冷，前級泵10-3to10-7Torr(to10-9Torr，液氮冷阱)優點耐用成本低，抽速快無震動和聲音缺點油污染油擴散泵液氮冷卻有很大表面積的分子篩>200°C烘烤除去吸附的氣體極限真空與泵的溫度相關。簡單，無振動，便宜，無油污染10-3Torr->10-10Torr(可以用兩個泵交替工作)很容易飽和多泵聯合工作吸附泵金屬表面，高沸點氣體覆蓋的低溫表面，分子篩，活性碳等原理：極板間加高壓(~5kV)電子螺旋運動(longerpath-length).氣體分子被電子離化，向陰極運動.離子注入陰極(Ti，Ta)，濺射陰極材料.濺射出的陰極材料與氣體反應，沉積在角落中或陽極上.10-4Torrto10-11Torr濺射離子泵濺射離子泵優點干凈，無油污染無運動部分，無振動，無噪音低功耗，使用時間長無斷電問題缺點對惰性氣體效率低每隔幾年需要對陰極材料進行再生上表可以看出每一種真空泵都有一個工作范圍，目前沒有任何一種真空泵可以從大氣壓一直工作到接近超高真空的。為此，必須將幾種泵聯合使用，如機械泵、油擴散泵聯合的有油系統和吸附泵、濺射離子泵、鈦升華泵聯合的無油系統完整真空系統示意圖GasinletMFCVacuumChamberPressureGaugeVariableCapacitanceValveRoughing/BackingPumpValveValveOilFilterGasOutletHighVacuumPump真空的量測

1、熱真空計

測定因溫度變化而引起燈絲電阻變化的真空計，稱為皮拉尼（Pirani）真空計用熱電偶測定溫度變化引起電動勢變化的真空計，稱為熱電偶真空計

測量范圍：102～10-1Pa

2、電離真空計常用的熱陰極電離真空計，通過發射熱電子使氣體電離后，測出離子流，而離子流僅與壓強成正比由此來測出真空度

測量范圍：10-1～10-6Pa

3、放電管如果在真空室的一個部位接右下圖示的放電管，當用氖變壓器外加6千伏電壓時，就會產生激烈的放電，不同的真空度放電