電阻熱蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)原理和使用

1、電阻熱蒸發(fā)真空鍍膜機(jī)原理及使用張克雄大連光電技術(shù)研發(fā)中心2011-9-3dm-300b型蒸發(fā)鍍膜原理v在真空條件下，通過加熱蒸發(fā)源使蒸發(fā)源中的物質(zhì)蒸發(fā)，蒸汽的原子或分子從蒸發(fā)源表面逸出，沉積到基片上凝結(jié)形成薄膜熱蒸發(fā)鍍膜的三個(gè)物理過程v采用蒸發(fā)或升華把固態(tài)材料轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài) v原子(分子)從蒸發(fā)源遷移到基片上 v基片表面上膜粒子重新排列而凝聚成膜鍍膜機(jī)組成v鍍膜室：主要包括四對(duì)螺旋狀鎢絲或舟狀蒸發(fā)加熱器；旋轉(zhuǎn)基片支架；烘烤加熱器；熱電偶測(cè)溫探頭；離子轟擊環(huán)；針閥；觀察窗等v真空獲得系統(tǒng)。它主要由機(jī)械泵、分子泵、高低真空閥、充氣閥、電磁閥等組成v真空測(cè)量系統(tǒng)。它由熱偶計(jì)和電離計(jì)組合的復(fù)合真空計(jì)而成，

2、熱偶計(jì)是用于測(cè)量低真空度，范圍 10210-1 pa，電離計(jì)是用于測(cè)量高真空度，范圍 10-1 10-6pa。 v電路控制系統(tǒng)。它主要由機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、電磁閥控制電路和鍍膜蒸發(fā)加熱器控制電路、鐘罩升降控制電路、基片支架旋轉(zhuǎn)調(diào)速控制電路、烘烤加熱溫度控制電路、離子轟擊電路等組成。鍍膜機(jī)示意圖真空單位及轉(zhuǎn)換我國(guó)真空區(qū)域劃分為：粗真空、低真空、高真空、超高真空和極高真空。真空度劃分v粗真空v低真空 v高真空v超高真空v極高真空pa61103331103331pa106103331103331pa10103331pa35103331100131pa13103331103331低真空的獲得（機(jī)械泵）低真

3、空的獲得（機(jī)械泵） 獲得低真空常采用機(jī)械泵，機(jī)械泵是運(yùn)用機(jī)械方法不斷地改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹，從而獲得真空的裝置。它可以直接在大氣壓下開始工作，極限真空度一般為1.331.3310-2pa，抽氣速率與轉(zhuǎn)速及空腔體積v的大小有關(guān)，一般在每秒幾升到每秒幾十升之間。l旋片式機(jī)械泵通常由轉(zhuǎn)子、定子、旋片等結(jié)構(gòu)構(gòu)成。偏心轉(zhuǎn)子置于定子的圓柱形空腔內(nèi)切位置上，空腔上連接進(jìn)氣管和出氣閥門。轉(zhuǎn)子中鑲有兩塊旋片，旋片間用彈簧連接，使旋片緊壓在定子空腔的內(nèi)壁上。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是由馬達(dá)帶動(dòng)的，定子置于油箱中，油起到密切、潤(rùn)滑與冷卻的作用。l當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由被抽容器通過進(jìn)氣管被吸入

4、，旋片隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)使與進(jìn)氣管相連的區(qū)域不斷擴(kuò)大，而氣體就不斷地被吸入。當(dāng)轉(zhuǎn)子達(dá)到一定位置時(shí)，另一旋片把被吸入氣體的區(qū)域與被抽容器隔開，并將氣體壓縮，直到壓強(qiáng)增大到可以頂開出氣口的活塞閥門而被排出泵外，轉(zhuǎn)子的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)使氣體不斷地從被抽容器中抽出。高真空的獲得（分子泵）高真空的獲得（分子泵）v分子泵是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子把動(dòng)量傳輸給氣體分子，使之獲得定向速度，從而被壓縮、被驅(qū)向排氣口后為前級(jí)抽走的一種真空泵。極限真空度在10-5-10-7pa 分子泵的分類v牽引分子泵：氣體分子與高速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子相碰撞而獲得動(dòng)量，被驅(qū)送到泵的出口。 v渦輪分子泵：靠高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉片和靜止的定葉片相互配合來實(shí)現(xiàn)抽氣的。

5、這種泵通常在分子流狀態(tài)下工作。 v復(fù)合分子泵：是由渦輪式和牽引式兩種分子泵串聯(lián)組合起來的一種復(fù)合型的分子真空泵。 渦輪分子泵示意圖克努曾余弦定律 氣體分子碰撞到一般的表面上反射時(shí)，與剛性球在剛性表面上遵從鏡面反射規(guī)律完全不同。它的反射方向是一帶有概率特征的隨機(jī)事件。入射分子沿可能反射方向反射的概率cosddp凡是反射方向落在cad范圍內(nèi)的分子皆能由右側(cè)到左側(cè)一次通過葉列，而反射方向落在bae范圍內(nèi)的分子顯然不能通過而返回到右側(cè)。 反射方向落在bae范圍內(nèi)的分子皆不能通過而返回葉列左側(cè)。而反射方向落在cad范圍內(nèi)的分子才能從左側(cè)到右側(cè)一次通過葉列 由于cadcad，即一次碰撞就可通過葉列的分子從

6、右側(cè)到左側(cè)數(shù)量大于從左側(cè)到右側(cè)的數(shù)量。由于baebae，即一次碰撞不能通過的分子返回在左側(cè)的數(shù)量大于返回右側(cè)的數(shù)量 如圖所示的高速運(yùn)動(dòng)的葉列，與動(dòng)輪相間排列的靜輪，除了傾斜方向相反其余完全一樣。氣體分子從右側(cè)到左側(cè)的傳輸幾率大于從左側(cè)到右側(cè)的傳輸幾率 真空度測(cè)量（熱偶真空計(jì)）l熱偶真空計(jì)：利用熱電偶的電勢(shì)與加熱元件的溫度有關(guān)，元件的溫度又與氣體的熱傳導(dǎo)有關(guān)的原理來測(cè)量真空度的真空計(jì)。其中有一根細(xì)金屬絲（鉑絲或鎢絲）以恒定功率加熱，金屬絲的溫度取決于輸入功率與散熱的平衡關(guān)系，而散熱取決于氣體的熱導(dǎo)率。管內(nèi)壓強(qiáng)越低，即氣體分子越稀薄，氣體碰撞燈絲帶走的熱量就越少，則絲溫越高，從而熱偶絲產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)

7、越大。經(jīng)過校準(zhǔn)定標(biāo)后，就可以通過測(cè)量熱偶絲的電動(dòng)勢(shì)來指示真空度了。 它通常用來測(cè)量低真空，可測(cè)范圍為13.330.1333pa。真空度測(cè)量（電離真空計(jì)）v電離真空計(jì)：在一定條件下，氣體分子與電子相互碰撞產(chǎn)生電離，待測(cè)氣體的壓力與氣體電離產(chǎn)生的離子流呈正比關(guān)系的原理制作的真空測(cè)量?jī)x器。它用來測(cè)量高真空度，可測(cè)范圍為0.1331.3310-6pa。注意，只有在真空度達(dá)到10-1pa以上時(shí)，才可以打開電離規(guī)管燈絲。否則，將造成規(guī)管損壞。常用蒸發(fā)源材料及形狀鎢(w，mp=3380)鉭(ta，mp=2980)鉬(mo，mp=2630)碳(c，mp=3730)注意事項(xiàng)v蒸鍍?cè)锤邷叵驴赡芘c材料反應(yīng)，引入雜質(zhì)

8、v蒸鍍溫度有限，高熔點(diǎn)物質(zhì)（如氧化物）無法蒸鍍v蒸鍍速率有限v不適合蒸鍍化合物材料v鍍膜質(zhì)量不高操作過程1.開墻上電源、開循環(huán)水、開設(shè)備總電源2.旋鈕旋至“充氣”檔，往腔體充氣（設(shè)備出現(xiàn)故障，直接拉后面的電磁閥）3.旋鈕旋至“鐘罩升”檔，放入蒸發(fā)源、樣品等，更換觀察窗口玻璃片4.旋鈕旋至“鐘罩降”檔，檢查鐘罩是否貼緊，再將旋鈕旋至“關(guān)”狀態(tài)5.右旋鈕至“機(jī)械分子泵”檔，開始機(jī)械泵粗抽6.低閥手柄拉至“抽鐘罩”檔，開始粗抽鐘罩7.開復(fù)合真空計(jì)、旋鈕旋至“測(cè)量（左）”檔，抽真空至1-2pa（使用中間的量程）8.低閥手柄推至“抽系統(tǒng)”檔，開始粗抽系統(tǒng)，抽真空至5pa9.開高真空蝶閥，抽真空至2pa操

9、作過程10.開分子泵控制器電源，按下分子泵控制器的綠色按鈕，啟動(dòng)分子泵11.當(dāng)真空度小于1pa時(shí)，關(guān)閉熱偶真空計(jì)，開啟電離真空計(jì)，逐步調(diào)整電離真空計(jì)量程，抽真空至4-510-3pa.至此，完成抽真空過程12.將電離真空計(jì)量程調(diào)至10-2檔，旋鈕旋至“烘烤蒸發(fā)”檔，根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)變壓器，選擇合適電流電壓值，開始熱蒸發(fā)鍍膜過程。（注意：逐漸加大電流時(shí)，鐘罩內(nèi)真空度會(huì)下降，等鐘罩內(nèi)真空度恢復(fù)到4-510-3pa時(shí)，再加大蒸發(fā)電流）13.鍍膜結(jié)束后，旋鈕旋至“關(guān)”檔，繼續(xù)抽真空5min，待溫度降低后，關(guān)閉電離真空計(jì)14.關(guān)閉分子泵，當(dāng)分子泵示數(shù)降至100時(shí)，關(guān)閉高閥；當(dāng)分子泵示數(shù)降至0時(shí)，關(guān)閉機(jī)械泵和分子泵、關(guān)閉分子泵控制器電