真空镀膜
◆ 真空镀膜简介
真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术,是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀膜,从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一,并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。这种新兴的真空镀膜技术已在国民经济各个领域得到应用,如航空、航天、电子、信息、机械、石油、化工、环保、军事等领域。薄膜科学涉及到材料,物理,化学及电子工程等多学科领域。研究原子尺度的薄膜制备,结构,组分和性能的表征以及多层膜形成中的互扩散,界面反应,内应力和电迁移等稳定性问题已成为材料科学的基本点。它要求对表面科学和体单晶材料要有充分的了解,在考虑到各种薄膜材料的固有特性的同时,根据器件的特殊要求完成薄膜材料的设计和制备工艺的精确控制。这些薄膜的性质取决于薄膜的结构,化学比,杂质以及制备的工艺参数等。
真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术,是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀膜,从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导 磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源的作用。
本实验的目的是了解真空蒸发镀膜的基本原理,掌握真空蒸发从镀材、基底、蒸发源的制作,蒸发镀膜到薄膜性能测量整个过程。
◆ 真空蒸发镀膜技术重点
1 很好掌握真空蒸发镀膜的制备理论与工艺。
2 影响膜厚与膜的结晶状态的因素。
3 膜的质量好坏取决于那些因素。
4 用干涉显微镜测量薄膜厚度的理论与操作。
◆ 真空蒸发镀膜技术难点
1 膜厚的控制
2 膜厚的测量
◆ 高真空的获得和检漏
高真空的获得一般采用机械泵、扩散泵真空机组。扩散泵是主泵,是在高真空范围内(10-1_10-5Pa)工作的真空泵,系统的最高真空度由它来获得;机械泵是预抽泵,它可以从大气开始抽气且工作在低真空范围内的真空泵,它的作用是使扩散泵的前级压力维持在许可压力以下。
在高真空范围内的应用主要有:真空冶炼,真空热处理,真空电子束焊,真空镀膜,电真空器件,粒子加速器,太阳能设备等。
一个高真空系统或容器经过长时间抽气而达不到预期效果,如果真空机组工作正常,我们可以判断此真空系统或容器存在蒸气源、表面放气以及真漏。在这种情况下我们必须进行检漏,检漏的方法主要有加压检漏和真空检漏。我们首选静态升压法,此方法是将被检容器抽至极限真空,再将被检容器封闭,此时测量真空度随时间的变化关系曲线(p-t关系曲线),根据曲线的形状即可判断此真空容器是否漏气。此方法只能判断是否漏气,要确定在哪一点漏气,还必须再选用其他适宜的方法。
实验内容
1. 用机械泵、扩散泵真空机组将钟罩抽到极限真空。同时用FZh-2B型复合真空计测量真空度。(具体操作参见实验室给出的实验操作步骤)
2. 为进一步提高真空度,在实验过程中可对钟罩进行一次烘烤,以便使吸附在钟罩内壁的气体分子尽快脱附。对电离规管进行除气,电离规管有吸气作用,其玻璃壳内表面及各电极会吸附气体,电离规管的阴极灯丝和加速极可分别通电加热,
实验重点
1. 实验用DM-300镀膜机完成,一定要搞清楚镀膜机的真空系统,而我们要检漏的部位是镀膜室(钟罩)。
2. 在抽真空的过程中,为了进一步提高真空度,我们还要进行烘烤和除气。烘烤就是利用热源把镀膜室内表面吸附的气体加热,使其迅速脱附,真空机组将其抽走。除气是利用电离规管中的一组热丝(阴极灯丝或加速极)对管内金属电极表面吸附的气体加热,使其迅速脱附,真空机组将其抽走。
3. 测量p-t关系曲线时,开始5秒测一次p值,当p升高一个量级后,时间间隔可延长到10秒。测量p值最大不能超过5 Pa 。

曲线a是理想情况,表明系统或容器既不漏气也不存在表面放气;曲线b表明系统或容器只存在表面放气;曲线c表明系统或容器只有漏气;曲线d表明系统或容器既有漏气也存在表面放气。实际测量中曲线d的形状居多。
实验难点
1. 真空实验一定要按照正确的步骤操作,不能有一点差错,在按照正确的步骤操作时,一定要想明白这一步为什么这样做而不能和上一步或下一步交换?
2. DM-300镀膜机的真空系统。
3. 测量p-t关系曲线时,开始2、3个数据很重要,一定要测量准确。
4. 测量的p值有三个量级,作图要用半对数坐标纸,用方格坐标纸会丢失测量值的有效数字。
需要注意的是:
使用电离计时,规管中钨丝阴极温度很高,在压强高于10-1帕时,规管寿命将大大降低,甚至烧毁。因此,电离计不能过早打开,一定要等到热偶计表头满量程后再打开电离计。若系统突然漏气使真空度骤降,应立即关掉电离计。
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