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1、2007年12月阴山学刊Dec.2007第21卷第4期YINSHANACADEMICJOURNALVo1.21No.4真空镀膜机的原理及维护郭凯敏(包头师范学院物理系,内蒙古包头014030)摘要:为了教师和学生们能够更加顺利地完成真空镀膜实验并且维护好实验设备,本文主要通过真空镀膜原理及构造的角度,论述了真空镀膜机的具体维护。关键词:真空度;镀膜中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1004-1869(2007)04-0044-031真空镀膜机的构成及相关维护一个偏心圆柱作为转子,转子槽内装有带弹簧的旋真空镀膜机由三部分组成(见图1):抽真空系片,旋转时靠离心力和弹
2、簧的张力始终使旋片和定统、电气系统和镀膜室,其中抽真空系统包括机械泵子缸内壁始终紧密接触,定子上有一个与被抽容器和油扩散泵两部分。相连的进气口和一个附有单向气阀阀门的出气口,分别处在转子与定子相切点的两侧。原理。工作原理可用图3(a~d)的四个过程来示意描述。当转子逆时针转动时由进气口进入转子与定子之间的部分空间(见图1(b)中的体积A)的气体分子将被刮片分割和压缩,直到压强增大到可以顶开出气口的气阀而被排出泵外。随着时间的延续,被抽容器中的压强将逐渐减小,此种机械泵的抽-2真空极限为1.3310Pa。抽速与转速及体积A的大小有关,一般每秒几升左右,对于2X-2型旋片真空泵,泵轴转速为4
3、50r/min,抽气速率为2L/s。图1:真空镀膜机结构1真空室;2热偶计规管;3放气阀;4予抽蝶阀;5扩散泵出口阀;6电离规管;7高阀;8油扩散泵;9储气筒;10机械泵下面将主要通过镀膜机的抽真空系统、镀膜室以及用来测量真空度的复合真空计三部分讨论真空镀膜机的工作原理及其具体操作维护。抽真空前准备工作:保证循环水的畅通;保证放图2:旋片式机械泵的结构1进气口;2进气滤网;图3:机械工作过程示意图气阀处于关闭状态;检查电路,保证真空室升降器是3进气管;4排气孔;否需要加油以保证其正常升降。5排气阀;6转子;7弹簧;2机械泵(前级泵)8旋片;9
4、工作室;10定子构造。其结构见图2所示。在圆柱形定子内有收稿日期:2006-12-14作者简介:郭凯敏(1979-),男,内蒙古包头人,助教,研究方向:近代物理实验。44维护。由于在结构设计上不可能将被分隔的气否则泵油的蒸气将沾污整个真空系统;必须保证冷体压缩到体积为零,所以在排气口附近存在以有限却水不能中断。如果突然停水,则因赶快切断加热的死角,如果进入口的压强已经很低,以致泵内气电源,向扩散泵外壁喷洒预先备好的冷水,使其降体被压缩到死角处时还不足以顶开气阀则气体便温,防止扩散泵中的硅油蒸气氧化;循环水要维持一不能排出泵外,这时的压强称为极限压强。机械泵定的水压。当水压降
5、到一定值后,镀膜机上与循环的极限压强可达到10-2Pa量级,属于低真空。此水相关的磁力阀自动弹起,且发出警报声,以示警后再通过二级泵抽高真空。告;油扩散泵工作时,必须要保证进气口(1~0.1Pa)3油扩散泵(次级泵)和排气口始终处于低真空环境;当排气口的压强过原理。其原理是利用高速定向运动的油蒸气使高(即出口阀关闭不严密所致)时,则扩散泵便不能气体分子获得定向移动的动能。工作,而且泵油也将被氧化而变质;当扩散泵对钟罩在图4中给出了油扩散泵的结构图。油槽中的抽气时,高阀处于开状态,予抽蝶阀处于关状态,不扩散泵油(硅油)在真空中加热到沸腾时,产生的油能漏一点气,否则,硅油蒸气被氧化发生裂变后
6、,使蒸气流沿导流管上升,在经过各级喷嘴向下高速喷蒸气压升高,从而使扩散泵的极限真空度大大下降;出,随着喷嘴处低压区的形成,进气口处的气体分子当给钟罩充气时,要保证扩散泵与钟罩的高度隔离便进入泵体内,并且自上而下作定向流动,经排气口(即高阀严密的关闭状态),否则,硅油蒸气发生氧化进入储气桶压缩存储,此后被前级泵(机械泵)抽走,裂变,降低极限真空度,损坏油扩散泵;由于扩散泵油蒸气则遇到水冷的扩散泵管壁后被冷凝凝结,回正式工作时,如果热的泵油暴露大气,就会使泵油裂入泵体底部的油槽,重新被加热,如此循环工作,实变而变质,所以扩散泵停止加热后还要等泵油冷却现连续抽气,所以泵壁外有一段冷凝水管,从而达
7、到一段时间才能停止前级泵(机械泵)的工作;当真空抽高真空目的。镀膜机工作过程中突然停电时,应及时保证予抽蝶阀和出口阀均处于严密的关闭状态,并且保证循环水的畅通。4真空室(镀膜室)构造。由钟罩、蒸发器、挡板、轰击棒支架、烘烤炉等组成。如图5所示。钟罩和底板组成一个密封的真空室,在室内能进行各种操作,蒸发器由加热电极和蒸发源两部分组成,蒸发源有由钨丝绕成的螺旋状形式。蒸发源上面的挡板可转动。它能挡住一些奔向镀件的杂质蒸汽分
