真空鍍膜實驗報告

近代物理實驗報告真空鍍膜班級物理學號姓名時間2011年3月16日【摘要】本實驗在完成真空獲得后對玻璃片進行鍍膜，從而了解真空鍍膜的原理和操作步驟。同時，復習了上學期真空獲得實驗的儀器操作步驟和注意事項，并且鍛煉了分析問題和解決問題的能力?！娟P鍵詞】真空獲得、鍍膜【引言】隨著科學技術和生產的發(fā)展，真空鍍膜技術飛速進步，日益完善。真空鍍膜技術已從以真空熱蒸發(fā)法為主要手段的情況發(fā)展成包括電子束加熱蒸發(fā)、濺射、離子鍍、激光蒸發(fā)以及各類化學氣相沉積等許多各具特色的高新技術在內的新的科學。真空鍍膜技術已成為光學儀器、激光技術、光電子技術、半導體器件技術、照明工程、建筑材料、光纖通訊、薄膜超導、計算機及聲像產品的光磁薄膜記錄等諸多高新技術的重要支柱之一，它早已滲透到科學技術的各個領域和生產的各個行業(yè)，以其特有的，往往是不可替代的工藝技術發(fā)揮著越來越重要的作用?！菊摹恳?、實驗原理真空鍍膜是將固體材料置于真空室內，在真空條件下，將固體材料加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的原子或分子能自由地彌布到容器的器壁上。當把一些加工好的基板材料放在其中時，蒸發(fā)出來的原子或分子就會吸附在基板上逐漸形成一層薄膜。真空鍍膜有兩種方法,一是蒸發(fā),一是濺射。本次實驗采用蒸發(fā)方法。在真空中把制作薄膜的材料加熱蒸發(fā)，使其淀積在適當?shù)谋砻嫔稀?、真空系統(tǒng)(DM—300鍍膜機)2、蒸發(fā)源蒸發(fā)源的形狀如下圖，大致有螺旋式(a)、籃式(b)、發(fā)叉式(c)和淺舟式(d)等。3、蒸發(fā)源選取原則（1）有良好的熱穩(wěn)定性，化學性質不活潑，達到蒸發(fā)溫度時加熱器本身的蒸汽壓要足夠底。（2）蒸發(fā)源的熔點要高于被蒸發(fā)物的蒸發(fā)溫度。加熱器要有足夠大的熱容量。（3）蒸發(fā)物質和蒸發(fā)源材料的互熔性必須很底，不易形成合金。（4）要求線圈狀蒸發(fā)源所用材料能與蒸發(fā)材料有良好的浸潤，有較大的表面張力。（5）對于不易制成絲狀、或蒸發(fā)材料與絲狀蒸發(fā)源的表面張力較小時，可采用舟狀蒸發(fā)源。4、薄膜厚度分布設蒸發(fā)源為點蒸發(fā)源，單位時間內通過任何方向一立體角dω的質量為：蒸發(fā)物質到達任一方向面積元ds質量為：設蒸發(fā)物的密度為ρ，單位時間淀積在ds上的膜厚為t，則比較以上兩式可得：對于平行平面ds，φ=θ，則上式為：由：可得在點源的正上方區(qū)域(δ=0)時：二、實驗內容在進行本實驗之前，需要復習上學期關于真空獲得實驗的操作步驟和實驗原理。（1）去除玻片上的雜物，并用無水乙醇清洗載玻片至清潔無油脂，最后用電吹風吹干。（2）打開鍍膜室，對里面的雜物先做處理。取出加熱絲，把焊錫分成許多的小段，分別纏在加熱絲上。（3）把加熱絲固定在兩顆螺絲之間，再放入載玻片，關上鍍膜室。（4）打開機械泵對儲氣瓶進行抽氣，觀測儲氣瓶上的那個電偶真空計的讀數(shù)。（5）拉出三通閥，機械泵對真空室進行抽氣，觀測真空室上的那個電偶真空計的讀數(shù)。（6）在達到初真空6.7Pa條件后，先打開冷卻水開關，再對油擴散泵進行預熱。在加熱過程中，每隔一定時間就要打轉換開關，觀測兩個真空計的讀數(shù)，結合三通閥的拉進拉出，確保真空室和儲氣瓶的真空度都保持在初真空以上，以滿足油擴散泵的工作條件。在此過程中，還要觀察冷卻水的情況，根據(jù)水溫調節(jié)水流量，并確保水流的暢通。（7）再過了四十分鐘左右，油擴散已經達到正常工作狀態(tài)。此時推進三通閥，堵塞機械泵與真空室的連接，再打開高真空蝶閥，觀測電偶真空計上讀數(shù)的變化。（8）當電偶真空計上的讀數(shù)顯示真空室中的真空度大于0.1帕以后，再打開電離真空計的開關，每隔五秒記錄一次電離真空計的讀數(shù)，直到達到飽和真空度為止。（9）實驗結束首先關閉電離真空計，其次關閉高真空蝶閥，再次關閉油擴散泵，最后關閉電偶真空計，冷卻水要再等二十多分鐘后再關。（10）對真空室充入一定量的空氣后，打開鍍膜室，用鑷子取出載玻片，即為鍍膜成果。（11）對鍍膜成果進行觀察，分析鍍膜的質量高低是由什么因素決定的。三、實驗結果分析在使用油擴散泵時，有許多的注意事項和前提條件：第一，在開油擴散泵之前，必須確定冷卻水已經接通，并且在實驗過程中，必須時刻保持警惕，確保每個時刻冷卻水都暢通無阻并保持一定的流量。第二，油擴散泵的工作基礎是6.7帕，因此，在沒有確保初真空的基礎上，不可以打開油擴散泵工作。第三，油擴散泵在使用結束后，冷卻水不能馬上關閉，應該再通二十分鐘以上的冷卻水，使擴散泵內部冷卻到室溫。更為重要的是兩種真空計的使用注意事項：（1）在實驗剛開始階段，機械泵對儲氣瓶和真空室分別抽氣，此時，不能夠打開電離真空計，因為其工作的基礎是帕。所以，我們可以使用電偶真空計對兩個地方的真空度進行測定，了解機械泵的抽氣情況。（3）電離真空計由于其基礎真空度的要求，在實驗中的使用就要非常小心，歸結起來有三方面：在打開前要確保真空度符合要求；使用時要高度警惕，預先做出判斷，搶先關閉，以免燒壞；關閉時要首先關真空計，不能先關高真空蝶閥。載玻片鍍膜的好壞主要看亮度和膜的厚度，好的鍍膜成果就像我們生活中看到的鏡子一樣。經過分析，我們認為膜的好壞是由以下幾個方面來決定的：（1）焊錫的纏繞方式。焊錫在受熱后容易掉下去，如何使它少掉離就是由纏繞方式決定的。本實驗中最優(yōu)的方案就是采用一小段一小段的繞法，這樣既能最大程度的防治掉落，又能防止大范圍的短路。（2）對載玻片的處理。在鍍膜之前，應該用無水乙醇對玻片進行