近代物理镀膜机实验报告
近代物理实验报告
近代物理实验报告近代物理实验报告实验题目: 1 真空获得与真空测量2 热蒸发法制备金属薄膜材料3 磁控溅射法制备金属薄膜材料班级:学号:学生姓名:实验教师:2010-2011学年第1学期实验1真空获得与真空测量实验时间:地点:指导学生:【摘要】本实验采用JCP-350C 型热蒸发/磁控溅射真空镀膜机,初步了解真空获得与测量的方法,熟悉使用镀膜机的机械泵和油扩散泵,能用测量真空的热偶真空计和电离真空计等实验仪器,掌握真空的获得和测量方法。
【关键词】镀膜机;机械泵;扩散泵;真空获得和测量一、实验目的1.1、学习并了解真空科学基础知识,学会掌握低、高真空获得和测量的原理及方法;1.2、熟悉实验设备和仪器的使用。
二、实验仪器JCP-350C 型热蒸发/磁控溅射真空镀膜机。
三、真空简介3.1真空“真空”这一术语译自拉丁文Vacuo ,其意义是虚无。
其实真空应理解为气体较稀薄的空间。
在指定的空间内,低于一个大气压力的气体状态统称为真空。
3.2真空的等级真空状态下气体稀薄程度称为真空度,通常用压力值表示。
1958年,第一界国际技术会议曾建议采用“托”(Torr)作为测量真空度的单位。
国际单位制(SI)中规定压力的单位为帕(Pa)。
我国采用SI 规定。
● 1标准大气压(1atm)≈1.013×105Pa(帕)● 1Torr≈1/760atm≈1mmHg● 1Torr≈133Pa● 我国真空区域划分为:粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。
●粗真空Pa 35103331~100131 ●低真空 Pa 13103331~103331- ●高真空 Pa 61103331~103331-- ●超高真空Pa 106103331~103331--● 极高真空Pa 10103331-??< 3.3获得真空的意义获得真空不仅在科研、教学、工业以及人类生活中应用起到很大的作用,而且给人类的整个社会文明的进步、财富创造以及科技创新都具有重大的意义。
【参考文档】溅射镀膜实验报告-范文模板 (14页)
用60秒内膜厚度的增长量来度量溅射速率,溅射气压P=1.3Pa,靶磁场电流I=1.5A 得到图像:
图3 基片加热时温度与真空度的变化关系 由图可知,随着温度上升,气压迅速升高,随后气压降低至不变,至温度稳定后,气压持续降低。
关键词:真空,直流溅射,镀膜,金属薄膜吸光度,金属薄膜结构和形貌
一、实验原理
1. 真空简介
“真空”是指低于一个大气压的气体状态。在真空技术中,以“真空度”来表示气体的稀薄程度,真空度越高,气体压强越低。通常气体的真空度直接用气体的压强来表示,常用单位为帕斯卡(Pa)或毫米汞柱(mmHg)——简称乇(Torr),它们之间的关系为:
泵抽气速率,气压开始下降且到达指定温度后,温度基本不变,下降速率越来越快。 2、镀膜速率与溅射气压的关系
用30秒内膜厚度的增长量来度量溅射速率,在溅射电流I=0.1A ,靶磁场电流I=1.5A的条件下, 得到图像:
溅
射气压和溅射速率的关系
溅射速率 (A/min)
束后,应等待真空室冷却后,再放气取出样品,否则会造成薄膜氧化,影响其性能。 三.数据记录与分析讨论
成膜方法。
溅射法是利用高能离子(电场加速正离子,由电极间工作气体在强电场作用下电离产生)高速冲击负极溅射材料表面,发生碰撞。由于高能离子的能量大于靶材原子表面结合能,从而使靶材表面的原子或分子等得到入射离子的能量,逐渐溢出表面形成溅射。溅射镀膜就是基于荷能离子轰击靶材时的溅射效应,整个过程都是建立在辉光放电的基础上,即溅射离子都来源于气体放电。
在两次实验中接触了三种真空泵。真空泵是用来获得真空的器械,按照泵的抽气速率和抽气方式分为机械泵,分子泵,扩散泵等。实际使用中应该根据对真空度的不同要求,选择合适的真空泵,有时可能需九.结论
镀膜实践总结报告
镀膜实践总结报告1. 引言本报告旨在总结镀膜实践的经验和教训,并提出进一步改进实践的建议。
镀膜作为一种常用的表面处理技术,广泛应用于许多领域,如光学器件制造、电子元件制造等。
通过镀膜可以提高材料的耐腐蚀性、增加光学透过率等性能,因此对于提高产品质量具有重要意义。
2. 实践过程在镀膜实践中,我们按照以下步骤进行:2.1 材料准备首先,我们准备了需要进行镀膜的基材,及所需的镀膜材料。
基材的选择要根据实际需求和要求的性能来确定,镀膜材料也需要根据要达到的效果来选择。
2.2 表面准备在进行镀膜前,需要对基材的表面进行准备,以确保镀膜能够有效附着在基材上。
常见的表面准备方法包括清洗、打磨和去除氧化膜等。
2.3 镀膜过程镀膜过程是整个实践的核心环节,它通常包括以下几个步骤:1.准备镀膜设备:安装所需设备和材料,确保设备的正常运行。
2.准备镀膜液:按照配方将所需化学品按比例混合,并调整镀膜液的pH值和温度等参数。
3.镀膜操作:将基材浸入镀膜液中,通过电解或化学反应等方式,在基材表面形成一层薄膜。
4.清洗步骤:在完成镀膜后,需要对镀膜的基材进行清洗,以去除残留的镀膜液和杂质。
5.检测和评估:对镀膜薄膜进行必要的检测和评估,以确保其达到要求的性能和质量。
2.4 质量控制在整个实践过程中,我们需要进行严格的质量控制,以确保镀膜的质量和稳定性。
常用的质量控制方法包括镀膜厚度的测量、镀膜物理性能的测试、镀膜外观的检查等。
3. 实践经验总结通过镀膜实践,我们总结了以下几点经验:1.选择合适的基材和镀膜材料非常重要,需要根据实际需求来确定。
2.注意表面准备的细节,保证镀膜能够牢固附着在基材上。
3.控制好镀膜液的配方和参数,以确保薄膜的性能和质量。
4.进行严格的质量控制,及时发现和解决问题,确保镀膜的稳定性和一致性。
4. 改进建议基于本次实践的经验和教训,我们提出以下改进建议:1.在实践前,更加深入地了解镀膜的理论知识,以便更好地实施实践。
DM—300镀膜机
⏹实验原理真空镀膜是将固体材料置于真空室内,在真空条件下,将固体材料加热蒸发,蒸发出来的原子或分子能自由地弥布到容器的器壁上。
当把一些加工好的基板材料放在其中时,蒸发出来的原子或分子就会吸附在基板上逐渐形成一层薄膜。
真空镀膜有两种方法,一是蒸发,一是溅射。
本次实验采用蒸发方法。
在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发,使其淀积在适当的表面上。
●真空系统(DM—300镀膜机)●蒸发源蒸发源的形状如下图,大致有螺旋式(a)、篮式(b)、发叉式(c)和浅舟式(d)等●蒸发源选取原则1 有良好的热稳定性,化学性质不活泼,达到蒸发温度时加热器本身的蒸汽压要足够底。
2 蒸发源的熔点要高于被蒸发物的蒸发温度。
加热器要有足够大的热容量。
3 蒸发物质和蒸发源材料的互熔性必须很底,不易形成合金。
4 要求线圈状蒸发源所用材料能与蒸发材料有良好的浸润,有较大的表面张力。
5 对于不易制成丝状、或蒸发材料与丝状蒸发源的表面张力较小时,可采用舟状蒸发源。
●薄膜厚度分布设蒸发源为点蒸发源,单位时间内通过任何方向一立体角dω的质量为:蒸发物质到达任一方向面积元ds质量为:设蒸发物的密度为ρ,单位时间淀积在ds上的膜厚为t,则比较以上两式可得:对于平行平面ds,φ=θ,则上式为:由:可得在点源的正上方区域(δ=0)时:●薄膜的厚度测量–干涉显微镜法干涉条纹间距Δ0 ,条纹移动Δ,台阶高为:测出Δ0 和Δ,即可测得膜厚t其中λ为单色光波长,如用白光,λ取⏹实验步骤1.绕制钨篮,清洗钨篮和载玻片,铝丝,祛除表面氧化物。
2制作基片,.用一窄薄铝片遮盖在载玻片上,以便镀膜完成后在基片上形成台阶。
3. 将钨篮和钼舟固定在钟罩内的电极上,并放入铝丝。
,4抽至真空度达10-6torr以上,开始蒸发镀膜。
5.镀膜完成后,处理真空机组的后续工作。
6.用称重法测薄膜的厚度。
7.用干涉法测薄膜的厚度。
⏹思考题1扩散泵启动前必须要有机械泵提供的前级真空度几pa以上,否则就会使(a)扩散泵不能正常工作 (b) 扩散泵抽速降低 (c) 扩散泵返油[答案:(a)]2真空蒸发镀膜时,轰击装置的作用是(a)使基片升温 (b) 使钟罩升温 (c) 清洁基片和钟罩内壁[答案:(c) ]3 打开钟罩之前,必须充大气,这是为了(a)用大气冷却基片 (b) 升钟罩时不损坏升降电机 (c) 大气可以保护钟罩[ 答案:(b)]4 用干涉显微镜测膜厚,如果仪器调节一切正常,不出现干涉条纹的原因可能有(a)灯光太暗 (b) 镀膜层放反 (c) 镀膜层太薄[答案:(b)(c) ]5 我们使用的DM-300真空镀膜机,为什么在机械泵和扩散泵之间要加储气罐?⏹本实验重点1. DM-300镀膜机的真空系统结构及正确操作2.分别用钨篮和钼舟做蒸发源,掌握好二者的蒸发电流和蒸发时间是镀膜质量好坏的关键。
镀膜实践总结报告
镀膜实践总结报告镀膜实践总结报告根据我们团队的计划,我们在过去的几周中进行了一次镀膜实践。
镀膜是一种涂覆在表面的薄膜,可以提供保护、改善性能或增加美观等功能。
在这次实践中,我们主要关注了光学镀膜和防腐镀膜两个方面。
首先,我们进行了光学镀膜的实践。
我们选择了一些常见的透明材料,如玻璃和塑料,在其表面进行了不同种类的镀膜。
我们使用了真空蒸发镀膜的方法,将金属蒸发在材料表面。
通过调整镀膜的材料和厚度,我们成功地制备了不同种类的光学镀膜。
通过对镀膜后样品的测试,我们发现镀膜对光的透过性、反射性和折射率都产生了显著的影响。
这表明我们的实践是成功的,并且我们获得了一些有用的数据和知识。
其次,我们进行了防腐镀膜的实践。
我们选择了一些常见的金属材料,如铁和铝,在其表面进行了不同种类的镀膜。
我们使用了电镀的方法,在金属表面电镀一层防腐膜。
通过对镀膜后样品进行腐蚀测试,我们发现镀膜能够显著改善金属的耐腐蚀性能。
这意味着我们的实践对于保护金属材料免受腐蚀具有重要意义。
在这次镀膜实践中,我们遇到了一些挑战。
首先,真空蒸发镀膜的设备使用起来比较复杂,需要熟练的操作和调试。
我们花了一些时间来熟悉设备的使用方法,并逐渐提高了我们的技能。
其次,镀膜的制备过程需要严格的实验条件,如洁净的实验环境和合适的温度控制。
我们花了很多时间来准备实验环境,并对实验参数进行优化,以确保我们获得高质量的镀膜。
最后,我们在实践中也遇到了一些结果不一致的情况。
通过分析实验数据和讨论,我们发现了问题所在,并采取了相应的措施进行改进。
通过这次镀膜实践,我们学到了很多知识和技能。
我们了解了光学镀膜和防腐镀膜的原理和应用,并学会了一些镀膜的制备方法和技巧。
我们还学会了如何设计实验、分析数据和改进实验,以提高实验的可重复性和准确性。
这些知识和技能对我们今后的学习和工作都具有重要的意义。
总的来说,这次镀膜实践是一次有意义的实践活动。
通过参与其中,我们不仅获得了实践经验和知识,还提高了实验技能和团队合作能力。
镀膜机实验报告
一、实验目的1. 熟悉镀膜机的基本结构和工作原理。
2. 掌握镀膜机的基本操作步骤和注意事项。
3. 学习使用镀膜机进行薄膜制备。
4. 了解薄膜性能的检测方法。
二、实验原理镀膜机是一种用于制备薄膜的设备,通过物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等手段,将靶材蒸发或化学转化成薄膜,沉积在基板上。
本实验采用蒸发法进行薄膜制备。
蒸发法的基本原理是:将靶材加热至一定温度,使其蒸发,蒸汽分子在真空环境中向基板运动,沉积在基板上形成薄膜。
三、实验仪器与材料1. 镀膜机:DM-450型2. 真空系统:机械泵-涡轮分子泵真空系统3. 靶材:金(Au)4. 基板:玻璃板5. 真空计:热偶真空计6. 温度计:热电偶温度计7. 薄膜性能检测设备:紫外-可见分光光度计、扫描电子显微镜(SEM)四、实验步骤1. 开启镀膜机,预热至设定温度。
2. 启动真空系统,抽真空至设定真空度。
3. 将靶材放置在蒸发源处,调整靶材与基板之间的距离。
4. 启动蒸发源,使靶材蒸发。
5. 调整蒸发速率和蒸发时间,制备所需厚度的薄膜。
6. 关闭蒸发源,逐渐释放真空,取出基板。
7. 使用紫外-可见分光光度计检测薄膜的透过率。
8. 使用SEM观察薄膜的形貌。
五、实验结果与分析1. 薄膜透过率:通过紫外-可见分光光度计测量薄膜在特定波长下的透过率,可以得到薄膜的透过率曲线。
2. 薄膜厚度:根据蒸发速率和蒸发时间,可以计算出薄膜的厚度。
3. 薄膜形貌:使用SEM观察薄膜的形貌,可以分析薄膜的均匀性、颗粒大小等。
六、实验结论1. 通过本次实验,掌握了镀膜机的基本操作步骤和注意事项。
2. 成功制备了所需厚度的薄膜,并通过紫外-可见分光光度计和SEM进行了性能检测。
3. 实验结果表明,薄膜的透过率和厚度符合预期,薄膜形貌良好。
七、实验讨论1. 影响薄膜质量的因素:靶材纯度、蒸发源温度、蒸发速率、蒸发时间、真空度等。
2. 薄膜制备过程中的注意事项:避免空气污染、保持真空度、控制蒸发速率等。
物理镀银实验报告
物理镀银实验报告物理镀银实验报告导言:物理镀银是一种常见的表面处理技术,通过在物体表面沉积一层银膜,不仅可以提升物体的外观质感,还能增加其耐腐蚀性和导电性能。
本实验旨在通过物理镀银实验,探究银膜的制备过程及其对物体性质的影响。
一、实验材料与方法1. 实验材料:- 玻璃片- 银盐溶液- 铝箔- 高真空镀膜机2. 实验方法:- 将玻璃片清洗干净,确保表面无杂质。
- 在高真空镀膜机中,将玻璃片放置在样品架上。
- 打开高真空镀膜机,将铝箔放入镀膜机中,并加热至铝箔开始蒸发。
- 蒸发铝箔的蒸汽与玻璃片表面反应生成银膜。
- 镀膜过程结束后,关闭高真空镀膜机,取出玻璃片。
二、实验结果与讨论经过物理镀银实验后,观察到玻璃片表面形成了一层均匀且光滑的银膜。
通过显微镜观察,可以看到银膜的厚度大致在几十纳米左右。
该银膜具有良好的附着力,并且在常温下不易剥离。
物理镀银的原理是利用高真空环境下,将铝箔加热至其蒸汽压达到一定值,然后与玻璃片表面的氧气反应生成银膜。
在高真空环境下,铝箔蒸发的蒸汽能够快速扩散到玻璃片表面,从而实现均匀的镀膜效果。
银膜的形成对玻璃片的性质有着明显的影响。
首先,银膜能够提升玻璃片的光学性能。
由于银膜具有良好的反射性能,所以镀银后的玻璃片能够反射掉一部分光线,使得玻璃片呈现出银白色。
其次,银膜还能够提高玻璃片的导电性能。
银是一种优良的导电材料,镀银后的玻璃片能够在表面形成导电层,从而提高了其导电性能。
然而,物理镀银也存在一些问题。
首先,银膜的厚度对其性能有着重要影响。
如果银膜过厚,容易出现剥离现象;而如果过薄,则可能导致镀膜效果不佳。
因此,在实际应用中,需要根据具体需求来确定合适的银膜厚度。
其次,物理镀银过程中需要高真空环境,设备复杂,成本较高。
这也限制了物理镀银技术的应用范围。
三、实验结论通过物理镀银实验,我们成功地制备了一层均匀且光滑的银膜。
该银膜具有良好的附着力和导电性能,能够提升玻璃片的外观质感和性能。
镀膜实验报告
多层介质膜滤光片的镀制摘要:本实验以蒸发真空镀膜机对滤光片镀膜,采用干涉原理对膜厚进行监控。
使用单色仪把光源透过滤光片并有反射镜反射回来到单色仪上的光,经由单色仪原理被分成不同的光束,再由光电倍增管将光信号放大并转化为电信号。
通过理论模拟和实际实验结果进行比较,分析实验误差产生的原因。
关键词:干涉滤光片、高真空镀膜、光学极值法测膜厚、真空检验引言:当光线进入不同传递物质时(如由空气进入玻璃),大约有5% 会被反射掉,在光学瞄准镜中有许多透镜和折射镜,整个加起来可以让入射光线损失达30%至40%。
现代光学透镜通常都镀有单层或多层氟化镁的增透膜,单层增透膜可使反射减少至 1.5%,多层增透膜则可让反射降低至 0.25%,所以整个瞄准镜如果加以适当镀膜,光线透穿率可达 95%。
镀了单层增透膜的镜片通常是蓝紫色或是红色,镀多层增透膜的镜片则呈淡绿色或暗紫色。
通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面,称为蒸发镀膜。
这种方法最早由M.法拉第于1857年提出,现代已成为常用镀膜技术之一。
蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源,待镀工件,如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。
待系统抽至高真空后,加热使其中的物质蒸发。
蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。
薄膜厚度可由数百埃至数微米。
膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间(或决定于装料量),并与源和基片的距离有关。
对于大面积镀膜,常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。
从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程,以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。
蒸气分子平均动能约为0.1~0.2电子伏。
本实验通过蒸发真空镀膜设备对滤光片镀膜。
原理:1、真空技术“真空”是指气压低于一个大气压的气体状态。
在真空状态下,单位体积中的气体分子数大大减少,分子平均自由程增大,气体分子之间、气体分子与其他粒子之间的相互碰撞也随之减少。
这些特点被广泛应用于科学研究和生产的许多领域中,例如:电子器件、大规模集成电路、加速器、表面物理、热核反应、空间环境模拟、真空冶炼和真空包装等。
终结版真空镀膜实验报告
真空工艺品镀膜摘要:通过在真空中对玻璃片进行镀膜,来了解真空镀膜的原理及具体操作。
通过自己选材,设计,镀膜等一系列的过程,来提高自我的分析问题和解决问题的能力。
关键字:真空度;镀膜;原子转移1引言真空镀膜指在真空中将金属或金属化合物沉积在基体表面上,从技术角度可分40年代开始的蒸发镀膜、溅射镀膜和70年代才发展起来的离子镀膜、束流沉积等四种。
真空镀膜有以下优点:(1)、它可以用一般的金属(铝、铜)代替日益缺乏的贵重金属(金、银)并使产品降低成本,提高质量,节省原材料。
(2)、由于真空分子碰撞少,污染少,可获得表面物理研究中所要求的纯洁、结构致密的薄膜。
(3)、镀膜时间和速度可以准确的控制,所以可以得到任意厚度均匀或非均匀薄膜。
(4)、被镀件和蒸镀物均可以是金属或非金属,镀膜时被镀件表面不受损坏,薄膜与基体具有同等的光洁度[1]。
可以这样说,真空镀膜实验在某种意义上讲奠定了薄膜材料的基础,真空镀膜实验也成为近代物理实验或材料专业实验的重要一分子,它成为学生了解真空现象,掌握真空技术、应用真空条件进行工作的一把钥匙[2]。
2真空蒸发镀膜原理任何物质在一定温度下,总有一些分子从凝聚态(固态、液态)变为气态离开物质表面,但固体在常温下,这种蒸发量是极小的。
如果将固体材料置于真空中加热至材此材料蒸发温度时,在汽化热作用下材料的分子或原子具有足够的热振动能量去克服固体表面间的吸引力,并以一定的速度逸出变成气态分子或原子向四周迅速蒸发散射。
当真空度高,分子自由程λ远大于蒸发器与被镀物的距离d时[一般要求 =(2~3)d],材料的蒸气分子在散射途中才能无阻挡地直线到达被镀物和真空室表面。
在化学(化学键引力起的吸附)作用下,蒸气分子就吸附在基片表面上。
当基片表面温度低于某一临界温度,则蒸气分子在其表面凝结,即核化过程,形成“晶核”。
当蒸气分子入射到基片上的密度较大时,晶核逐渐长大,而成核数目并不显著增多。
由于后续的分子直接入射到晶核上,已吸收分子和小晶核迁移到一起形成晶粒,两个晶核长大到互相接触合并成晶粒等三个因素,使晶粒不断长大结合,构成一层网膜。
真空镀膜实验报告
近代物理实验实验报告真空镀膜学院数理与信息工程学院班级姓名学 号时 间摘要:通过本实验,我们温习了真空的特点、获得和测量,学习掌握真空蒸发镀膜的基本原理,通过热蒸发法用金属锡为材料对基底玻片表面进行了镀膜。
关键词:真空 真空镀膜 实验步骤0 引言: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。
1950年后,真空获得和测量取得的进展推动了真空镀膜技术迅速实现产业化,使薄膜技术获得腾飞。
20世纪70年代各种真空镀膜技术的应用全面实现产业化。
目前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。
它在高技术产业化的发展中展现出了诱人的市场前景,被誉为最具有发展前途的重要技术之一。
本次实验,我们在真空的获得和测量的基础上,进一步学习掌握了真空热蒸发法镀膜,大致掌握其技术要领,分析镀膜情况。
1 实验原理关于真空的获得和测量已在上个学期的实验中了解过,在此就不在赘述。
真空镀膜是在真空室中进行的,当需要蒸发的材料加热到一定温度时,材料中分子或原子的热振动能量可增大到足以克服表面的束缚能。
于是大量分子或原子从液态或直接从固态汽化。
当蒸汽粒子遇到温度较低的工件表面时,就会在被镀工件表面沉积一层薄膜。
要使玻璃表面在真空室中镀上一层厚度均匀的膜,为此对玻璃的表面就有一定的要求,比如清洁,没有油污等。
在真空条件下可减少蒸发材料的原子、分子在飞向制品过程中和其他分子的碰撞,减少气体中的活性分子和蒸发源材料间的化学反应(如氧化等),从而提供膜层的致密度、纯度、沉积速率和与附着力。
通常真空蒸镀要求成膜室内压力等于或低于10-2Pa ,对于蒸发源与被镀制品和薄膜质量要求很高的场合,则要求压力更低(10-5Pa )。
实验九 真空镀膜试验
实验九 真空镀膜在真空中使固体表面(基片)上沉积一层金属、半导体或介质薄膜的工艺通常称为真空镀膜。
早在19世纪,英国的Grove 和德国的Pl ücker 相继在气体放电实验的辉光放电壁上观察到了溅射的金属薄膜,这就是真空镀膜的萌芽。
后于1877年将金属溅射用于镜子的生产;1930年左右将它用于Edison 唱机录音蜡主盘上的导电金属。
以后的30年,高真空蒸发镀膜又得到了飞速发展,这时已能在实验室中制造单层反射膜、单层减反膜和单层分光膜,并且在1939年由德国的Schott 等人镀制出金属的FabryPerot 干涉滤波片,1952年又做出了高峰值、窄宽度的全介质干涉滤波片。
真空镀膜技术历经一个多世纪的发展,目前已广泛用于电子、光学、磁学、半导体、无线电及材料科学等领域,成为一种不可缺少的新技术、新手段、新方法。
一、实验目的1.了解真空镀膜机的结构和使用方法。
2.掌握真空镀膜的工艺原理及在基片上蒸镀光学金属、介质薄膜的工艺过程。
二、实验原理从镀膜系统的结构和工作机理上来说,真空镀膜技术大体上可分为“真空热蒸镀”、“真空离子镀”及“真空阴极溅射”三类。
真空热蒸镀是一种发展较早、应用广泛的镀膜方法。
加热方式主要有电阻加热、电子束加热、高频感应加热和激光加热等。
1.真空热蒸镀的沉积条件 (1)真空度由气体分子运动论知,处在无规则热运动中的气体分子要相互发生碰撞,任意两次连续碰撞间一个分子自由运动的平均路程称为平均自由程,用λ表示,它的大小反映了分子间碰撞的频繁程度。
P d kT22πλ=(1)式中:d为分子直径,T为环境温度(单位为K),P为气体压强。
在常温下,平均自由程可近似表示为:)(1055m P -⨯≈λ (2)式中:P 为气体平均压强(单位为Torr)。
表1列出了各种真空度(气体平均压强)下的平均自由程λ及其它几个典型参量。
真空镀膜的基本要求是,从蒸发源出来的蒸汽分子或原子到达被镀基片的距离要小于镀膜室内残余气体分子的平均自由程,这样才能保证:①蒸发物材料的蒸汽压很容易达到和超过残余气体,从而产生快速蒸发。
镀膜实验报告
多层介质膜滤光片的镀制摘要:本实验以蒸发真空镀膜机对滤光片镀膜,采用干涉原理对膜厚进行监控。
使用单色仪把光源透过滤光片并有反射镜反射回来到单色仪上的光,经由单色仪原理被分成不同的光束,再由光电倍增管将光信号放大并转化为电信号。
通过理论模拟和实际实验结果进行比较,分析实验误差产生的原因。
关键词:干涉滤光片、高真空镀膜、光学极值法测膜厚、真空检验引言:当光线进入不同传递物质时(如由空气进入玻璃),大约有5% 会被反射掉,在光学瞄准镜中有许多透镜和折射镜,整个加起来可以让入射光线损失达30%至40%。
现代光学透镜通常都镀有单层或多层氟化镁的增透膜,单层增透膜可使反射减少至 1.5%,多层增透膜则可让反射降低至 0.25%,所以整个瞄准镜如果加以适当镀膜,光线透穿率可达 95%。
镀了单层增透膜的镜片通常是蓝紫色或是红色,镀多层增透膜的镜片则呈淡绿色或暗紫色。
通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面,称为蒸发镀膜。
这种方法最早由M.法拉第于1857年提出,现代已成为常用镀膜技术之一。
蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源,待镀工件,如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。
待系统抽至高真空后,加热使其中的物质蒸发。
蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。
薄膜厚度可由数百埃至数微米。
膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间(或决定于装料量),并与源和基片的距离有关。
对于大面积镀膜,常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。
从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程,以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。
蒸气分子平均动能约为0.1~0.2电子伏。
本实验通过蒸发真空镀膜设备对滤光片镀膜。
原理:1、真空技术“真空”是指气压低于一个大气压的气体状态。
在真空状态下,单位体积中的气体分子数大大减少,分子平均自由程增大,气体分子之间、气体分子与其他粒子之间的相互碰撞也随之减少。
这些特点被广泛应用于科学研究和生产的许多领域中,例如:电子器件、大规模集成电路、加速器、表面物理、热核反应、空间环境模拟、真空冶炼和真空包装等。
镀膜实践总结报告
镀膜实践总结报告1. 引言本文档是关于镀膜实践的总结报告。
在实践过程中,我们通过使用不同材料和方法进行镀膜,并对实验结果进行分析和总结,以提供一份详细且系统的总结报告。
2. 实验目的和背景镀膜是一种常用的表面处理技术,在实际应用中有着广泛的应用。
通过在物品表面形成一层薄膜,可以改善其表面性能,例如增加耐腐蚀性、提高光学透明性等。
本次实验的目的是了解不同材料和方法对镀膜效果的影响,并通过实践学习镀膜技术的基本步骤和要点。
3. 实验步骤本次实验分为以下几个步骤:3.1 准备工作在进行实验之前,需要准备所需材料和设备。
具体包括: - 待镀膜的物品 - 镀液和相关试剂 - 镀膜设备(如镀膜槽、电源等) - 实验室安全设备(如手套、护目镜等)3.2 清洗物品首先,需要对待镀膜的物品进行清洗。
清洗的目的是去除表面的污染物,以确保镀膜的效果。
我们可以使用适当的清洗剂和工具进行清洗,例如使用去离子水和溶剂。
3.3 镀膜实验接下来,将待镀膜的物品放入镀膜槽中,并根据实验要求选择合适的镀液。
镀液可以根据需求选择不同材料,例如金属、陶瓷或聚合物等。
将镀液倒入槽中,然后根据设备要求设置电压、温度和时间等参数。
3.4 完成镀膜在设定好相应参数后,开始进行电镀过程。
通过向电解质中加电,使金属离子在电极表面还原,从而在物品表面形成薄膜。
注意在镀膜过程中要控制好电流和时间,以确保薄膜的均匀性和厚度。
3.5 薄膜处理镀膜完成后,需要对薄膜进行适当的处理。
例如,可以使用酸性或碱性溶液进行清洗去除表面杂质,或者进行热处理以增强薄膜的结晶性和硬度等。
4. 实验结果与分析经过一系列的实验,我们获得了一些关于不同材料和方法对镀膜效果影响的实验结果。
下面是一些关键点的总结:•镀膜材料的选择对最终的镀膜效果有显著影响。
不同材料有不同的化学性质和晶格结构,会导致不同的表面性质。
•镀膜方法的选择也很重要。
常见的镀膜方法包括电镀、化学气相沉积、物理气相沉积等。
溅射镀膜实验报告
溅射镀膜实验报告本次实验是一次关于溅射镀膜的实验,该实验主要是通过控制离子轰击引发金属原子击中基板,从而形成一个具有特定性质的膜,实现对金属材料的镀膜处理。
实验原理:溅射镀膜技术是利用物理溅射镀膜的原理,将固体材料原子或离子通过一定的能量加速后定向轰击靶材料,使其表面原子和分子失去能量而离开固体表面,形成气体高能流束,在真空环境下从高能流束集中区域进入基板表面,从而形成具有一定厚度和表面性质的膜的一种表面改性技术。
实验步骤:1、首先,我们需要将所需要利用的材料靶片安装在黑色陶瓷靶架中心处,并确定镀膜的位置和大小。
2、然后,我们需要将基板放入真空环境中,保证氧气、水蒸气和其他气体的干涉影响数量控制在0.1mTorr 以下。
3、接下来,我们开始高压放电,这样我们就可以激发靶材料表面的电子,以及溅射靶材料的原子和离子,形成束束充当的蒸气流。
4、我们可以通过调整放置位置、离子束能量、靶材料功率及基板温度等条件来控制膜的微结构、元素成分、性能和厚度等。
5、最后,我们将基板取出并保持其表面清洁无尘,以确保所制备的脉冲又或是薄膜的外观和性能质量。
实验结果:在本次实验过程中,我们成功地制备出了一种金刚石镀膜,同时通过采用不同的工艺参数,在表面膜层中引入少量的了些硅或氮等元素。
进而得到了不同的表面组分与物理性质。
但是,我们仍需要对所制备的金刚石镀膜进行一系列测试和分析,例如多通道波长分散X 光能谱、拉曼光谱等技术手段,以更全面地评估所制备的膜的性质和应用前景等方面。
总结:溅射镀膜技术是一种很重要的表面处理技术,能够为制备不同性质、功用和应用领域的材料量身定制金属膜层标注路。
该技术具有高效、环保、由于制膜的化学反应过程比较简单等优点,同时能够制备出具有极高成分稳定性和良好内在品质特性的薄膜层。
但是,制备工艺稳定性以及对所制备材料基础性能问题之解决依然需要更多的研究,以期将其广泛应用于新材料研究和生产造纸其中。
镀膜实验的数据处理
七、思考题
1.进行真空镀膜为什么要求有一定的真空度?如果达不到要求会怎样?
由于真空分子碰撞少,污染少,可获得表面物理研究中所要求的纯净,结构致密的薄膜。如果达不到,就会有杂质掺入,镀的膜平整度也不好,结构不致密。
五、数据处理
薄膜制备条件
样品标号
沉积时间(min)
5
氩气流量(Sccm)
45
本底真空(Pa)
3.6*10^-1
工作真空(Pa)
8.5Байду номын сангаас10^-3
溅射电流(A)
0.3
溅射电压(V)
360
薄膜厚度(nm)
50
溅射功率:108W
六、实验结果陈述与总结
在本实验中,我们通过操作仪器,电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞,电离出大量的氩离子和电子。氩离子在电场的作用下加速轰击靶材,溅射出大量的靶材原子,呈中性的靶原子(或分子)沉积在基片上成膜,完成了真空镀膜。特点是实验步骤比较多,抽真空的时间比较长,但按步骤一步一步来就能顺利完成。最终实验完成得比较顺利,薄膜表面平整度很好。
2.镀膜前为什么要对基片认真清洗?为了使镀膜比较牢固,可以怎样对基片进行处理?
对基片进行严格清洗,是因为基片的清洁度直接影响播磨的牢固性和均匀性。如果表面有灰尘杂质等,会降低薄膜的附着力,而且,也会造成薄膜表面不平整,影响薄膜对光的反射。
为了使镀膜比较牢固,应该对薄膜进行严格清洗,再用酒精反复严格擦拭,反复严格擦拭,如果有条件,可对其进行离子轰击,祛除表面上吸附的气体分子和污染物,增加基片表面活性,提高基片与膜的结合力。
真空镀膜 2
深圳大学实验报告课程名称:近代物理实验实验名称:真空镀膜学院:物理科学与技术学院组号指导教师:报告人:学号:实验地点实验时间实验报告提交时间:一.实验目的1.、直接地接触薄膜材料,对薄膜材料有一个直观的感性认识;2.了解和学会直流磁控溅射制备金属薄膜的原理和方法;3.了解清洗基片和测量薄膜膜厚的方法。
二.实验仪器直流磁控溅射镀膜机;气体质量流量计;数显复合真空计;超声波清洗器;石英晶体振荡膜厚监控仪;氩气;K9玻璃基片等。
三.实验原理一、真空的获得和测量1.真空的获得各级真空,均可通过各种真空泵来获得.不同的真空泵,都不可能在整个真空范围内工作,有些泵可直接从大气压下开始工作,但极限真空度都不高,如机械泵和吸附泵,通常这类泵用作前级泵;而有些泵则只能在一定的预备真空条件下才能开始正常工作,如扩散泵、离子泵等,这类泵需要前级泵配合,可作为高真空泵.一般利用分子泵-机械泵组来获得10-2Pa以上的高真空。
本实验真空系统的主泵选分子/增压泵,前级泵选用直联高速旋片式机械泵。
(1)机械泵: 获得低真空常用的方法是采用机械泵.机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积,使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵.机械泵的种类很多,目前常用的是旋片式机械泵.机械泵可以从大气压开始工作,常被用来获得高真空泵的前缀真空和高真空系统的预备真空。
通常,机械泵的极限压强为1×10-1 Pa.(2) 分子/增压泵:最早用来获得高真空的泵是扩散泵,目前依然广泛使用.2..真空的测量测量真空度的装置称为真空计或真空规.由于被测量的真空度范围很广,真空计的种类很多.根据气体产生的压强、气体的粘滞性、动量转换率、热导率、电离等原理制成了各种真空计.本实验选用数显复合真空计来测量镀膜室内的真空度,测量范围:1×105Pa~1×10-4Pa。
二、基片的清洗方法基片上的污染物会影响在它上面形成的薄膜的性质。
真空镀膜实验报告
真空镀膜实验报告学生姓名:武晓忠学号:201211141046 指导老师:王海波【摘要】本实验意在通过利用DM-450型真空镀膜机镀膜,采用λ/4法进行控制,熟悉抽真空以及镀膜机使用的方法。
并通过TU1221真空双光束紫外和可见光分光光度计测量T-λ曲线,测量介质干涉滤光片的三个重要参数λ0,T max,△λ/λ0【关键词】抽真空干涉滤光片透过率【引言】自然界中许多美丽的景物,如蝴蝶翅膀,孔雀羽毛以及肥皂泡等,它们的的观赏效果都与透明层反射的广播的干涉有关。
从而发现薄膜的干涉现色彩现象起,特别是1930年真空蒸发设备的出现后,人们对薄膜科学技术进行了大量的研究。
在光学薄膜技术中,多层多周期的光学薄膜最为突出,而窄带干涉滤光片则是这一技术中最重要的应用之一,它是将宽带光谱变为窄带光谱的光学元件。
一种典型的干涉滤光片是在玻璃基片上镀制“银—介质—银”三层膜,前后两层银膜构成两个平行的高反射率版,介质莫层通常为冰晶石或氟化镁等,作为间隔曾。
这种干涉滤光片是在法布里-珀罗干涉仪基础上改进而成的,因为被称为法布里-珀罗干涉滤光片。
它在光学,光谱学,光通信,激光以及天文物理等许多科学领域得到了广泛的应用。
若n为间隔层介质折射率,d为该层集合厚度,则间隔层的光学厚度nd决定了滤光片的透射峰值波长,其中m是整数。
银层反射率的主要作用决定了法布里-珀罗干涉腔的惊喜常熟,从而对滤光片的峰值透射率和半宽度产生影响。
由滤光片特性曲线图2.可见一半处对应的波长为和,相应的透过率的宽度为,这就是滤光片的性能的一个重要参数,称为半高宽。
因银层具有很强的吸收,用银作反射的层的“金属-介质”干涉滤光片的透射率很难高于40%。
而用多层透明介质膜过程的高反射率膜板代替银层构成的干涉滤光片弥补这一缺点,课使峰值透射率高达80%以上。
这就是全介质型干涉滤光片。
图1. 法布里-珀罗干涉滤光片结构示意图二、实验原理1、反射膜1)光线在单一分界面上的反射光线垂直入射到透明介质界面时,反射系数r和反射率R分别为(2)(3)其中,分别是两种介质的折射率。
镀膜机实习报告
镀膜机实习报告1. 引言本篇实习报告旨在记录我在镀膜机实习期间所学到的知识、实践的技巧以及遇到的挑战。
镀膜技术是一种重要的表面处理技术,在各种领域中都有广泛的应用,包括光学、电子、材料等领域。
通过实习,我深入了解了镀膜机的工作原理、操作流程和常见问题。
2. 实习目的通过在实习期间对镀膜机的学习和实践,我有以下几个目的: - 了解镀膜技术的原理和应用领域; - 掌握镀膜机的操作流程和参数设置; - 学习分析和解决镀膜过程中出现的问题; - 提高自己的操作技能和实验能力。
3. 实习内容在实习期间,我参与了镀膜机的日常操作和维护工作,具体包括以下几个方面的内容:3.1 镀膜机的工作原理在开始实习之前,我们先对镀膜技术的原理进行了学习。
镀膜技术是通过在基础材料表面上沉积一层或多层薄膜,改变材料的表面性质。
镀膜机通过物理气相沉积、化学气相沉积或其它方式,在镀膜材料上形成一层薄膜。
3.2 镀膜机的操作流程在实习过程中,我们学习了镀膜机的具体操作流程。
主要包括样品准备、真空抽气、膜层材料加载、膜层沉积、膜层测试等步骤。
掌握了这些操作流程后,我能够独立完成一次镀膜的过程。
3.3 镀膜参数的设置不同材料和不同要求的镀膜需要不同的参数设置。
在实习期间,我们学习了如何根据实际需求设置合适的镀膜参数,包括沉积速率、镀膜时间、沉积温度等。
这些参数的设置直接影响到镀膜的质量和性能。
3.4 镀膜过程中的问题分析与解决在镀膜过程中,常常会遇到一些问题,例如镀膜材料不稳定、气密性不良等。
在实习期间,我们学习了如何通过分析问题的原因,采取相应的措施解决问题。
通过不断的实践,我逐渐提高了自己的问题解决能力。
4. 实习感悟通过这次实习,我对镀膜技术有了更深入的了解,掌握了镀膜机的操作流程和参数设置技巧。
在实习期间,我还学到了团队合作和沟通的重要性,与其他实习同学共同合作解决了一些实际问题,锻炼了自己的团队合作能力。
在今后的学习和工作中,我将会继续深入学习镀膜技术,提高自己的实验能力。
镀膜实习报告总结
一、实习背景镀膜技术是当今科技发展中的重要领域之一,广泛应用于光学、电子、机械、汽车、航空、航天等行业。
为了深入了解镀膜技术的原理、工艺流程和实际应用,提高自己的专业技能,我选择了在XX镀膜科技有限公司进行为期一个月的镀膜实习。
二、实习目的1. 熟悉镀膜技术的基本原理和工艺流程;2. 掌握镀膜设备的操作方法;3. 学会镀膜过程中常见问题的处理方法;4. 提高自己的动手能力和团队协作能力。
三、实习内容1. 镀膜技术基本原理实习期间,我首先学习了镀膜技术的基本原理,包括真空镀膜、磁控溅射镀膜、化学镀膜等。
通过学习,我了解到镀膜技术的基本原理是利用物理或化学方法,将金属、氧化物、半导体等材料沉积在基板上,形成一层均匀、致密的薄膜。
2. 镀膜工艺流程在实习过程中,我详细了解了镀膜工艺流程,包括前处理、镀膜、后处理等环节。
前处理主要包括清洗、烘干、喷砂等,以确保基板表面清洁、平整;镀膜过程包括真空泵抽气、溅射、蒸发等,使镀膜材料沉积在基板上;后处理主要包括烘烤、切割、检测等,以保证镀膜质量。
3. 镀膜设备操作实习期间,我熟练掌握了镀膜设备的操作方法,包括真空泵、溅射源、蒸发源等。
在师傅的指导下,我学会了如何调整设备参数、监控镀膜过程,确保镀膜质量。
4. 镀膜过程中常见问题的处理在实习过程中,我遇到了一些镀膜过程中常见的问题,如膜层厚度不均匀、膜层脆性大、膜层脱落等。
通过查阅资料和师傅的指导,我学会了如何处理这些问题,如调整工艺参数、优化镀膜环境等。
5. 团队协作在实习过程中,我积极参与团队协作,与同事共同完成镀膜任务。
通过沟通、协调,我们解决了许多技术难题,提高了工作效率。
四、实习收获1. 理论知识与实践相结合:通过实习,我将所学的理论知识与实际操作相结合,提高了自己的专业技能。
2. 动手能力提高:在实习过程中,我熟练掌握了镀膜设备的操作方法,提高了自己的动手能力。
3. 团队协作能力增强:通过与同事的协作,我学会了如何与他人沟通、协调,提高了自己的团队协作能力。
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物理学本科专业近代物理实验报告实验题目: 1 真空获得与真空测量2 热蒸发法制备金属薄膜材料3 磁控溅射法制备金属薄膜材料班级:***学号:***学生姓名:***实验教师:***2014-2015学年第1学期实验1真空获得与真空测量地点:福煤实验楼D 栋405【摘要】本文介绍了真空技术的有关知识,阐述了低真空和高真空的获得与测量方法。
【关键词】机械泵;扩散泵;真空技术;低真空;高真空;获得与测量1.实验目的(1)了解真空技术的基本知识。
(2)掌握真空获得和测量的方法。
(3)熟悉有关设备和仪器的使用方法。
2. 实验原理2.1真空知识2.1.1真空的概念及真空的区域划分“真空”这一术语译自拉丁文Vacuo ,其意义是虚无。
所谓真空,指的是压强比一个标准大气压更低的稀薄气体状态的空间。
气体稀薄的程度称为真空度,通常用气体压强的大小来表示。
气体越稀薄,气体压强越小,真空度越高;反之,则真空度越低。
1958年,第一界国际技术会议曾建议采用“托”(Torr )作为测量真空度的单位。
国际单位制(SI)中规定压力的单位为帕(Pa )。
我国采用SI 规定。
● 1标准大气压(1atm)≈1.013×105Pa(帕) ●1Torr≈1/760atm≈1mmHg● 1Torr≈133Pa我国真空区域划分为:粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。
● 粗真空 Pa 35103331~100131⨯⋅⨯⋅ ● 低真空 Pa 13103331~103331-⨯⋅⨯⋅ ● 高真空 Pa 61103331~103331--⨯⋅⨯⋅● 超高真空 Pa 106103331~103331--⨯⋅⨯⋅●极高真空 Pa 10103331-⨯⋅<2.1.2真空技术的发展及应用十九世纪初,利用低真空产生压力差的原理发明了真空提升、真空输送、吸尘、过滤、成形等技术。
1879年爱迪生发明白炽灯,抽出灯泡中化学成份活泼的气体(氧、水蒸汽等),防止灯丝在高温下氧化.同年,克鲁克斯发明阴极射线管,第一次利用真空下气体分子平均自由程增大的物理特性.后来,在电子管、电视管、加速器、电子显微镜、镀膜、蒸馏等方面也都应用了这一特性.1893年发明杜瓦瓶,这是真空绝热的首次应用.真空技术在二十世纪得到迅速发展,并有广泛的应用。
二十世纪初,在真空获得和测量的设备方面取得进展,如旋转式机械泵,皮氏真空计,扩散泵,热阴极电离真空计的发明,为工业上应用高真空技术创造了条件.接着,油扩散泵,冷阴极电离真空计的出现使高真空的获得及测量取得一大进展.五十年代,真空技术进入超高真空时代,发明了B-A规,离子泵,涡轮分子泵.近二十年来,高能加速器,受控热核反应装置、空间技术,表面物理,超导技术,对真空技术提出了更新,更高的要求,使真空技术在超高真空甚至极高真空方面迅速发展.2.2真空的获得2.2.1低真空的获得获得低真空常采用机械泵,结构如图2-2-1机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的体积,使被抽容器内气体的体积不断膨胀,从而获得真空的装置。
它可以直接在大气压下开始工作,极限真空度一般为1.33~1.33×10-2Pa,抽气速率与转速及空腔体积V的大小有关,一般在每秒几升到每秒几十升之间。
图2-2-1机械泵结构图旋片式机械泵通常由转子、定子、旋片等结构构成。
偏心转子置于定子的圆柱形空腔内切位置上,空腔上连接进气管和出气阀门。
转子中镶有两块旋片,旋片间用弹簧连接,使旋片紧压在定子空腔的内壁上。
转子的转动是由马达带动的,定子置于油箱中,油起到密切、润滑与冷却的作用。
机械泵工作过程如图2-2-2。
当转子顺时针转动时,空气由被抽容器通过进气管被吸入,旋片随着转子的转动使与进气管相连的区域不断扩大,而气体就不断地被吸入。
当转子达到一定位置时,另一旋片把被吸入气体的区域与被抽容器隔开,并将气体压缩,直到压强增大到可以顶开出气口的活塞阀门而被排出泵外,转子的不断转动使气体不断地从被抽容器中抽出。
图2-2-2机械泵工作原理图2.2.2高真空的获得目前,广泛使用的获得高真空的泵就是扩散泵。
扩散泵是利用气体扩散现象来抽气的,它不能直接在大气压下工作,而需要一定的预备真空度(1.33~0.133Pa)。
油扩散泵的极限真空度主要取决于油蒸汽压和气体分子的反扩散,一般能达到1.33×10-5~1.33×10-7Pa。
抽气速率与结构有关,每秒几升~几百升不等,油扩散泵的结构如示意图2-2-3。
图2-2-3扩散泵结构图泵的底部—是装有真空泵油的蒸发器,真空泵油经电炉加热沸腾后,产生一定的油蒸汽,蒸汽沿着蒸汽导流管传输到上部,经由三级伞形喷口向下喷出。
喷口外面的压强较油蒸汽压低,于是便形成一股向出口方向运动的高速蒸汽流,使之具有很好的运载气体分子的能力。
油分子与气体分子碰撞,由于油分子的分子量大,碰撞的结果是油分子把动量交给气体分子自己慢下来,而气体分子获得向下运动的动量后便迅速往下飞去.并且,在射流的界面内,气体分子不可能长期滞留,因而界面内气体分子浓度较小.由于这个浓度差,使被抽气体分得以源源不断地扩散进入蒸汽流而被逐级带至出口,并被前级泵抽走.慢下来的蒸汽流在向下运动的过程中碰到水冷的泵壁,油分子就被冷凝下来,沿着泵壁流回蒸发器继续循环使用.冷阱的作用是减少油蒸汽分子进入被抽容器。
2.3真空度的测量真空度的测量可通过复合真空计来进行。
复合真空计可分为热电偶真空计和电离真空计两种,结构如图2-3-1和2-3-2。
①热偶真空计是用在低气压下气体的热导率与气体压强间有依赖关系制成的。
它通常用来测量低真空,可测范围为13.33~0.1333Pa 。
其中有一根细金属丝(铂丝或钨丝)以恒定功率加热,则丝的温度取决于输入功率与散热的平衡关系,而散热取决于气体的热导率。
管内压强越低,即气体分子越稀薄,气体碰撞灯丝带走的热量就越少,则丝温越高,从而热偶丝产生的电动势越大。
经过校准定标后,就可以通过测量热偶丝的电动势来指示真空度了。
②电离真空计是根据气体分子与电子相互碰撞产生电离的原理制成的。
它用来测量高真空度,可测范围为0.133~1.33×10-6Pa 。
实验表明,在压强P≤10-1Pa 时,有下列关系成立: I+/Ie=K P其中Ie 为栅极电流,P 为气体压强,I+为灯丝发出电子与气体分子碰撞后使气体分子电离产生正离子而被板极收集形成的离子电流。
K 为比例常数。
可见,Ie 不变,经过用绝对真空计进行校准,I+的值就可以指示真空度了。
注意,只有在真空度达到10-1Pa 以上时,才可以打开电离规管灯丝。
否则,将造成规管损坏。
3.实验装置旋片式机械泵、扩散泵、真空镀膜机、供气系统、复合真空计等。
本实验采用JCP-350C 型热蒸发/磁控溅射真空镀膜机进行抽真空实验。
该设备由真空系统、镀膜室、磁控溅射靶、蒸发电极、旋转基片台、工作气体供给、水冷系统、控制等部分组成。
4.实验内容与步骤(1)检查是否有冷却水。
(2)打开JPC-350真空镀膜机面板上的总开关、电源启动开关以及真空计开关。
(3)打开机械泵和旁路阀对系统进行抽气,用热电偶真空计测系统真空度。
(4)当真空系统的压强降到5Pa 以下且变化缓慢时,接通油扩散泵的冷却水,再接电炉电源加热扩散泵油,对工作室抽高真空,并开始计时。
此后用前级阀和旁路阀交替抽真空,使热电偶真空计的示数不大于5Pa 。
(5)40分钟后关闭旁路阀,打开前级阀抽气五分钟后打开主阀,当电离真空计的示数降至10-3数量级时就可结束实验了。
图2-3-1 电离真空计结构图:A.筒状阳极,F.阴极,G .栅极B.接被测真空系统图2-3-2 热偶真空计结构图: 1mv 表, 2.mA 表,3.加热丝,4.热偶,5.热丝电源,6.电位器,7.开关,8.接真空系统(6)关闭主阀、旁路阀和真空计开关,两分钟后关闭前级阀和扩散泵。
大约1小时后,扩散泵油温接近室温时,关闭机械泵,关闭真空镀膜机面板上的总开关,同时关闭扩散泵的冷却水.(7)整理好相应的实验仪器。
5.实验心得5.1机械泵的极限真空度产生的原因及改进方法机械泵的极限真空度可以达到10-1 Pa,这取决于一下三个方面的原因:(1)机械泵中定子空间中两空腔间的密封性,因为两空腔一个为大气,另一个为极限压强,密封不好将直接影响到极限压强;(2)排气口附近有一个“死角”空间,在旋片移动时它不可能趋于无限小,因此不能有足够的压力去顶开排气阀门;(3)泵腔内密封油有一定的蒸汽压。
通过改进装置的定子的密封性,改装装置尽量减小“死角”空间,对泵腔内的密封油进行处理,减小蒸汽压等方法,我们可以提高机械泵的真空度。
5.2油扩散泵的启动压强要小于1Pa的原因因为在这一个压强下,可以保证绝大部分的气体分子以定向的形式进入高速蒸汽流;此外,如果扩散泵在较高的空气压强下加热,会导致具有大分子结构的扩散泵油分子的氧化或分解。
所以,油扩散泵的启动压强必须低于1Pa。
实验2 热蒸发法制备金属薄膜材料地点:福煤实验楼D栋405;【摘要】本文介绍了纳米薄膜材料的制备方法,阐述了热蒸发镀膜的基本原理,分析了影响真空镀膜质量和厚度的因素,并利用热蒸发镀膜法,顺利地将铜材料镀在基片上。
【关键词】纳米薄膜材料;热蒸发镀膜法1.实验目的(1) 了解真空镀膜的基本知识。
(2) 学习掌握蒸发镀膜的基本原理和方法。
(3) 了解“真空”对纳米材料的制备的重要性,了解常见的纳米薄膜材料的制备方法。
2.实验原理纳米薄膜材料可通过各种物理方法(气相法)和化学法(液相法)制备,其中气相法包括:溶胶—凝胶法、电化学沉积法、水热法和水热电化学方法等;气相法包括:高速超微粒子沉积法和直接沉积法等。
目前,作为物理镀膜方法的真空镀膜,尤其是纳米级超薄膜制作技术,己广泛地应用在电真空、无线电、光学、原子能、空间技术等领域及我们的生活中。
真空镀膜实质上是在高真空状态下利用物理方法在镀件的表面镀上一层薄膜的技术,它是一种物理现象。
真空镀膜按其方式不同可分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和现代发展起来的离子镀膜。
这里只介绍真空蒸发镀膜技术。
2.1真空蒸发镀膜的各种条件要求2.1.1蒸发过程中的真空条件蒸发镀膜,要求从蒸发源出来的蒸汽分子或原子,到达被镀膜基片的距离要小于镀膜室内残余气体分子的平均自由程,这样才能保证蒸发物的蒸汽分子能无碰撞地到达基片表面,保证薄膜纯净和牢固,蒸发物也不至于氧化。
气体分子运动平均自由程公式:式中:d 为分子直径,T为环境温度(K),p为气体压强(帕)。
对于蒸发源到基片的距离为0.15~0.25米的镀膜装置,镀膜室的真空度须在10-2~ 10 -5帕之间才能满足要求。
2.1.2制膜过程中的蒸发条件根据克拉贝龙方程(式中A和 B 是与物质有关的常数)物质的蒸气压P V是温度T 的函数。