真空与真空镀膜技术简介

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1、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n1标准大气压=760mmHg=760(Torr)5n1标准大气压=1.013x10Pan1Torr=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105103pa(76010Torr)低真空103101pa(10103Torr)高真

2、空101106pa(103108Torr)超高真空1061010pa(1081012Torr)极高真空1010pa(1012Torr)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n1654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

3、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n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VStPP1Q或表示为：SP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。pn极限压强u(极限真空)n最高工作压强pmn工作压强范围（pupm）泵能正常工作的压强范围n几种常用真空泵的工作压强范围旋片机械泵105102pa吸附泵105102pa扩散泵

4、100105pa涡轮分子泵101108pa溅射离子泵1001010pa低温泵1011011pa几种常用真空泵的工作原理1.旋片机械泵n工作过程是：吸气—压缩—排气。n定子浸在油中起润滑，密封和堵塞缝隙的作用。n主要参量是：抽速和极限压强。n由于极限压强较高，常用做前级泵(预抽泵)。旋片式机械泵2.油扩散泵n是：油蒸发—喷射—凝结，重复循环n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。n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

5、大40Pa)，如果出口压强高于规定值，抽气1.水冷套；2.喷油嘴；3.导流管；4.泵壳；5.加热器作用就会停止。3.涡轮分子泵n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。n优点：无油，洁净，启动快，制动快，可忍受大气冲击。n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1.动叶轮；2.泵壳；3.涡轮排；果，对氢气等轻质气体4.中频电动机；5.底座；6.出气口法兰；抽速较小，价格昂贵。7.润滑油池；8.静叶轮；9.电机冷却水管.三.真空的测量—真空计1.

6、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)。压缩型真空计U型计测量范围：103～10-3Pa测量范围：105～10Pa2.相对真空计直接测量与压强有关的物理量，再与绝对真空计相比较进行标定的真空计。2.1热偶真空计(热传导真空计)PQTmV测量范围：100—10-1Pa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。热电偶规管及其电路原理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

7、，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：1.33×10-1～1.33×10-5Pa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。电离规管电离计线路图理论解释：IkIpIkIpkIexexeIkkxpIepI当p较高时，kx/p<>k，此时kIxeI

8、与压强无关2.3B—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，收集极面积减小了100—1000倍，测量下限也降低100—1000倍。Ф0.2mm的钨丝测量下限可达10-8~10-9paФ4μm的钨丝测量下限