实验十二真空镀膜
真空镀膜实验报告数据分析
真空镀膜实验报告数据分析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。
真空镀膜实验报告
真空镀膜实验报告真空镀膜实验报告摘要：本实验在获得真空环境的基础上，在真空室内进⾏镀膜。
在实验中需要复习获得真空的步骤和注意事项，学会使⽤蒸发镀膜设备，和在玻璃上镀锡的操作⽅法。
关键词：真空镀膜蒸发镀膜引⾔：真空镀膜⼜叫物理⽓相沉积，它是利⽤某种物理过程，如物质的热蒸发或在受到粒⼦束轰击时物质表⾯原⼦的溅射等现象，实现物质从源物质到薄膜的可控的原⼦转移过程。
物理⽓相沉积技术中最为基础的两种⽅法就是蒸发法和溅射法。
在薄膜沉积技术发展的最初阶段，由于蒸发法相对于溅射法具有⼀些明显的优势，包括较⾼的沉积速度，相对较⾼的真空度以及由此导致的较⾼的薄膜质量等，因此蒸发法受到了相对教⼤程度的重视。
但另⼀⽅⾯，溅射法也有⾃⼰的优势，包括在沉积多元合⾦薄膜时化学成分容易控制，沉积层对衬底的附着⼒较好等。
真空镀膜的操作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。
正⽂：⼀、实验原理1、真空泵简介（1）机械泵机械泵通过不断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压缩从⽽获得真空，常⽤的是旋⽚式机械泵。
它主要由定⼦、转⼦、旋⽚、弹簧等组成。
机械泵的极限真空度为Pa 110 ，它主要由机械泵油的饱和蒸汽压和泵的机械加⼯精度决定的。
当达到极限真空度时，抽⽓和漏⽓的速度相等，真空度不再变化。
如果将两个机械泵组合起来，可以将真空度提⾼⼀个数量级。
旋⽚式机械泵使⽤注意：1）检查油槽中油液⾯的⾼度是否符合规定，机械泵转⼦的转动⽅向与规定⽅向是否⼀致；2）机械泵停⽌⼯作时，要⽴即使进⽓⼝与⼤⽓相通，防⽌回油现象。
这步由机械泵上的电磁阀⾃动进⾏。
3）机械泵不宜⼯作过长，否则会影响使⽤寿命。
（2）扩散泵扩散泵利⽤⽓体扩散现象来抽⽓的。
利⽤⾼速定向喷射的油分⼦在喷嘴出⼝处的蒸汽流中形成⼀低压，将扩散进⼊蒸汽流的⽓体分⼦带⾄泵⼝被前级泵抽⾛。
真空镀膜实验报告
-3 p/10 Pa
T/s
33 36 39 42 45 48 51
p/10-3Pa
13.4 13.8 14.2 14.0 14.0 14.3 14.3
T/s
63 66 69 72 75 78 81
p/10-3Pa
14.4 14.5 14.6 14.7 14.9 15.0 15.2
T/s
93 96 99 102 105 108 111
600 630 660 690 720 750 780 810 840 870
21.1 20.3 19.8 19.3 18.7 18.3 17.8 17.4 17.0 16.6
1500 1530 1560 1590 1620 1650 1680 1710 1740 1770
11.6 11.4 11.3 11.1 11.0 10.8 10.7 10.6 10.4 10.3
p/10-3Pa
8.1 8.1 8.1 8.1 8.1 8.0
T/s
63 66 69 72 75 78
p/10-3Pa
7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9
T/s
93 96 99 102 105 108
p/10-3Pa
7.9 7.9 7.9 7.9 7.9 7.9
8.0 8.0 8.0 7.9 8.0 8.0
钨钼合金电阻加热器, 用于蒸发浸润的紫铜材料。蒸发温度约 1084.4 ◦C。 b) 溅射法：
通过气体辉光放电产生的正离子轰击靶材表面，是原子或分子由靶材表面 直接溅射飞出，在基片上得到与靶材基本一致的薄膜。
实验内容
1. 取 20cm 的钼丝和 3cm 长的铜丝，分别用砂纸打磨、用水冲洗。
2. 将钼丝往螺丝钉上缠绕，制成螺旋电阻加热器，并将其两段牢固地连接到真 空室里的蒸发电极上。将打磨好的铜丝对折放入钼丝的螺旋管中。 3. 取一基片，用滤纸抹干净后置于载物台上。把内筒罩在载物台周围。用酒精 棉签、刷子、洗耳球等清理真空室的底部尤其是橡胶密封圈，保证良好的密 封性，然后将玻璃罩安装就位。 4. 抽真空： 直接按下高真空键。 当分子泵开始工作后, 打开蒸发选择开关以测试 钨钼电阻丝已经正常接入电路。当分子泵转速达到 704r/s 并保持该转速时， 开始每 30s 记录一次压强 P，直到压强降到 8×10-3Pa。
真空镀膜工艺的原理与实践实验报告
真空镀膜工艺的原理与实践实验报告实验报告实验名称：真空镀膜工艺的原理与实践实验目的：了解真空镀膜的工艺原理和过程，拓展学生视野锻炼其动手能力。
实验装置：本实验采用北京中科科仪生产的SBC-2型多功能试样表面处理机，该处理机是为扫描电镜和电子探针等进行试样制备的设备，可进行真空蒸碳、真空镀膜和离子溅射，它也可以在高纯氩气的保护之下进行多种离子处理。
用本设备处理的试样既可用于样品的外貌观察又可以进行成分分析，尤其是成分的定量分析更为适宜。
本仪器装有分子泵，分子泵系统特别适用于对真空要求高、真空环境好的用户选用。
实验方案及操作：1.按真空镀膜零部件图（图1）安装所需零部件，其中试样放在样品杯上2.在金属蒸发头电极上接上钨丝加热器，将钨丝做成Ⅴ型。
3.将待蒸发物缠到钨丝上。
4.接金属蒸发头引线，盖上钟罩，对钟罩抽真空使其真空度达到7×10-1 ―×10-2Pa。
5.把“蒸发电极选择开关”（8）选取在钨丝所置的电极序号上。
6.按动“档板按钮开关”（12），当挡板处于挡住位置时，立即松开。
7.打开“试样旋转开关”（10），调节“试样转速调节”旋钮（11），使它以适当的速度旋转。
8.旋转“加热电流调节” 旋钮（9），使钨丝加热呈赤红状态，镀膜物质开始熔融后，退去加热电流。
9.按动“档板开关按钮”（12），使挡板打开。
10.进一步旋转“加热电流调节” 旋钮（9），使加热器呈发光状态。
11.当镀膜物质全部蒸发完后，使“蒸发电极选择开关” （8）、“加热电流调节” （9）、“试样旋转开关” （10）、“档板开关按钮” （12）等复位到“0” 处或关闭。
12.按“放气按键”（4），对钟罩内放气，取出试样。
※ 每次蒸镀金属完毕，一定将零件垫片、垫块、垫柱、有机玻璃螺钉、玻璃罩等上的残余金属膜完全清洗干净，或者在蒸镀时对其进行遮盖保护，使其不被蒸上金属，否则金属膜将影响离子处理时加高压实验结果：1样品被镀上被蒸发金属，并且样品表面的金属光泽随镀层厚度的增加而逐渐呈现出镀层j金属的光泽。
实验十二 真空镀膜
实验十二 真空镀膜引言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。
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。
3.了解金属、介质薄膜的光学特性及用光度法测量膜层折射率和膜厚的原理。
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=（8.2-1）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 （8.2-2）式中：P 为气体平均压强（单位为Ｔｏｒｒ）。
表8.2-1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。
真空镀膜实验操作步骤
真空镀膜本实验应用真空蒸发的方法：即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来获得一质量优良的金属膜。
●真空镀膜机真空镀膜机结构图●蒸发系统蒸发系统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。
蒸发源真空蒸发实验的具体操作步骤：1. 检查真空镀膜机及复合真空计上各开关，并它们全部置在“关”的位置（特别是复合真空计上的规管电源一定要置在“关”的位置）；2. 接通真空镀膜机总电源，再把钟罩操作旋钮拨至“钟罩升”，等钟罩升至适当位置后拨至“关”；3. 把制作薄膜的铝材处理后放置在蒸发源的适当位置，再用挡板挡住蒸发源；把经清洗、干燥处理后的玻璃片放置在工作架的适当位置；然后把钟罩操作旋钮拨至“钟罩降”使钟罩降至最低位置后拨至“关”；4. 接通复合真空计电源，校准“测量2”的加热电流为98 mA，然后旋钮旋到“测量2”；5. 接通真空镀膜机冷却水源，再接通真空镀膜机的“机械泵及扩散泵”电源，“拉”低阀，用“测量2”监测钟罩内的气压变化，记录相应的P（t）～t 曲线，直到钟罩内的气压值下降为5Pa后，“推”低阀，改用“测量1”监测系统内的气压变化（确认“测量1”的加热电流为98 mA），直到系统内的气压值为5Pa时，“开”高阀；6. 再次采用“测量2”监测钟罩内的气压变化，记录相应的P（t）～t 曲线，直到钟罩内的气压值为0.1Pa后，接通复合真空计上的规管电源，启用电离规管对钟罩内的气压变化进行监测并记录相应的P（t）～t 曲线，直到钟罩内的气压值下降为0.015Pa 以下；7. 用电源插销接通所选用的蒸发源“电极”，再接通“烘烤、蒸发”电源，调节其电流强度为30 A并维持约1分钟，移开挡板，继续增大电流至45A并维持30秒，然后把电流强度调节为零，同时关闭复合真空计上的规管电源！！！8. 在进行抽气10分钟后，“关”高阀，“机械泵及扩散泵”改接为“机械泵”；9. 机械泵继续开动，水源不关，开风扇吹扩散泵……30分钟后接通“充气阀”对钟罩内“充气”，待充气完成后升钟罩，取出镀膜片；10. 再经半小时后关机械泵、水源及总电源。
真空镀膜
12.7 69 14.1 96 15.9
12.8 72 14.2 99 16.1
12.9 75 14.4 102 16.4
13.0 78 14.6 105 16.6
p/mPa 13.1 t/s 81
p/mPa 14.8 t/s 108
p/mPa 16.9
4、蒸发过程中的最大压强 pmax
pmax=168.0mPa。
四、薄膜的制备——热蒸发法
薄膜制备在真空工作室中进行，从蒸发源蒸发的分子，在残余气体 中飞行的平均自由程应比蒸发源到衬底之间的距离大得多。本装置要求 真空度在 1.3×10-2~6×10-3Pa 之间。本实验中采用螺旋状和篮状电阻加热 器，它们分别运用于蒸发浸润或不浸润的丝状或块状材料。蒸发温度随
4
p/mPa 66.3 t/min 9.0
6
p/mPa 38.6 t/min 13.5
37.2 14.0 25.8 18.5 20.5 23.0 17.1 27.5 15.0 32.0 13.3 36.5 11.9 41.0 10.4 45.5 9.5 50.0
35.7 14.5 25.1 19.0 20.0 23.5 16.8 28.0 14.7 32.5 13.1 37.0 11.5 41.5 10.3 46.0 9.4 50.5
kT 2 d 2 p
1
式中：d 为分子直径；p 为压强；T 为气体温度；k 为波耳兹曼常数。 例如，室温下氮分子的平均自由程在压强为 1×10-7Pa 时将长于 50km。 3、气体分子与固体表面碰撞频率极低 在普通高真空，例如 p=1.3×10-4Pa 时，对于室温下的氮气，如果每 次碰撞均被表面吸附，一个“干净”的表面只要一秒多钟就盖满了一个 单分子层的气体分子。而在超高真空 p=10-8Pa 时，则可以提供一个“原 子清洁”的表面，可有足够长的时间对表面进行实验研究。超高真空的 这一特点还为得到超纯的或精确掺杂的镀膜或分子束外延生长晶体创 造了必要的条件，这促进了半导体器件、大规模集成电路和超导材料等 的发展，也为在实验室中制备各种纯净及低维材料样品（如电子轰击镀 膜、等离子镀膜、真空剖裂等）提供了良好的基本技术。
真空镀膜试验分析报告
真空镀膜试验分析报告根据您的要求，我将直接开始写真空镀膜试验分析报告的内容。
试验目的：本次试验旨在评估真空镀膜工艺对材料性能的影响，分析其表面特性以及涂层的质量和性能。
试验方法：1. 准备试验样品：选择适当的试验材料，并根据试验要求切割成合适的尺寸和形状。
2. 真空镀膜操作：将试样放置在真空镀膜设备中，控制好镀膜时间、温度和压力等参数。
使用合适的镀膜材料，如金属、氧化物或金属合金等。
3. 镀膜监测：通过合适的检测装置，监测镀膜过程中的厚度、成分和结构等性能指标。
4. 表面分析：使用表面形貌观察仪、扫描电子显微镜（SEM）等仪器，对涂层的表面形貌、颗粒分布和结构等进行表征。
5. 物性测试：对试样的硬度、附着力、抗腐蚀性能等进行测试，评估涂层性能。
试验结果分析：1. 表面形貌：根据SEM观察结果，涂层表面呈现均匀、光滑且无明显缺陷的特征。
2. 涂层厚度：经过厚度测试，涂层的平均厚度为Xμm，与设计要求相符。
3. 成分分析：通过X射线衍射（XRD）测试，涂层主要由金属元素和少量氧化物组成，符合预期的材料成分。
4. 硬度测试：涂层的硬度达到X Hv，显示出较好的耐磨性和抗刮擦性能。
5. 附着力测试：根据标准试验方法，涂层的附着力符合评定标准，显示出较好的黏附力。
6. 抗腐蚀性能：经过盐雾试验，涂层表现出优异的抗腐蚀性能，在X小时的测试中未出现明显的腐蚀迹象。
结论：本次真空镀膜试验表明，所采用的镀膜工艺能够获得均匀、致密且具有良好性能的涂层。
涂层具有较高的硬度、优异的附着力和抗腐蚀性能，可满足相关应用的要求。
然而，在后续应用中，还需要进一步测试和评估涂层的稳定性、耐久性和其它特定性能，以确保其适用性和可靠性。
附注：在本文中，为避免标题相同的文字，我没有提供分析报告的标题。
真空镀膜实验报告
真空镀膜实验报告 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】真空镀膜实验刘明祖物理21指导老师：侯清润实验日期：2015年11月12日【摘要】本实验以氟化镁和硫化锌为靶材，通过真空蒸镀使之发生气化，又促使其在基片上成膜，进而制备高反膜。
实验中我们测定蒸镀时腔体内气压变化，借以探知蒸镀随时间变化的情况；在制备高反膜时，我们测定参考光源的反射信号，借以监控膜厚和控制蒸镀材料的转换。
通过实验，我们考察了真空镀膜技术的机理，得到了含有镀层的基片。
关键词：真空镀膜，高反射膜，蒸镀一引言真空镀膜技术是在光学、磁学、半导体物理学、微电子学、激光技术等领域广泛采用的工业生产技术，其主要理论背景是固体物理的基本理论。
当温度升高时，固体材料中原子的自由能升高，当自由能提高到足以克服晶格束缚时，固体原子成为自由原子离开固体材料。
为了监控膜厚，我们利用高反膜原理，即：光在多层介质界面上发生反射和折射，而折射光相互抵消、反射光相互叠加，导致整体呈现高反射率。
高反膜对每层介质的厚度要求很高，故可用于检测。
二实验实验装置如图1所示。
图1 实验装置高真空镀膜机由高真空镀膜腔，真空系统，提升机构，光学测量系统，电气控制与安全保护系统等部分组成。
实验过程如下（摘自讲义）：三实验结果及讨论1. 蒸镀气压随时间的变化情况经过数小时的真空处理后，蒸发腔内气压降至10-3Pa量级。
之后加热蒸发源，首先加热装有氟化镁的钼舟，待气压稳定后，加热装有硫化锌的钼舟。
根据记录的原始数据，做出蒸发腔内气压随时间变化的关系曲线，如图2所示。
图2 蒸发腔气压随时间变化图中上方曲线为硫化锌，下方曲线为氟化镁，纵坐标为腔内气压，单位为10-3Pa，横坐标为时间，单位为min。
由图中可以看到，对于氟化镁，随着加热过程的进行，真空室内的气压显着上升，而增速不断下降，最终趋于稳定；对于硫化锌，这个过程同样存在，但显着平缓。
真空镀膜实验报告
真空镀膜实验报告真空镀膜实验报告引言：真空镀膜技术是一种将金属薄膜沉积在基材表面的方法，通过控制沉积参数和真空环境，可以获得具有特殊功能和性能的薄膜材料。
本实验旨在探究真空镀膜技术的原理和应用，以及分析实验结果。
一、实验原理真空镀膜技术是利用真空环境下的物理或化学过程，在基材表面形成一层金属薄膜。
实验中，我们使用了蒸发镀膜的方法。
首先，将金属材料（如铝）置于真空腔体中的加热器内，然后加热金属材料，使其蒸发成气体。
蒸发的金属气体通过减压系统，进入到基材表面，形成金属薄膜。
二、实验步骤1. 准备基材：将需要镀膜的基材（如玻璃片）进行清洗和处理，以确保表面干净和平整。
2. 装置真空镀膜设备：将基材放置在真空腔体中，确保基材与蒸发源之间的距离适当，并调整真空度。
3. 加热蒸发源：打开加热器，将金属材料加热至蒸发温度，使其蒸发成气体。
4. 控制沉积速率：通过控制蒸发源的温度和真空度，调节金属气体的流量和速率，以控制金属薄膜的厚度和均匀性。
5. 结束镀膜：达到所需的薄膜厚度后，关闭加热器和真空泵，待系统冷却后取出基材。
三、实验结果与分析通过实验，我们成功制备了一层铝薄膜。
观察镀膜表面，可以发现薄膜均匀、光滑，并且与基材紧密结合。
这是因为在真空环境下，金属气体分子自由扩散，避免了空气中的杂质和氧化物对薄膜形成的干扰。
此外，薄膜的厚度也可以通过调节蒸发源的温度和时间来控制，实验中我们制备了不同厚度的铝薄膜。
四、应用前景真空镀膜技术在许多领域具有广泛的应用前景。
首先，它可以用于制备具有特殊功能的薄膜材料，如防反射涂层、导电薄膜、光学滤波器等，广泛应用于光学、电子、航空航天等领域。
其次，真空镀膜技术还可以用于改善材料的表面性能，如增加材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性等。
此外，真空镀膜技术还可以用于制备纳米材料和纳米结构，用于研究纳米尺度下的物理和化学性质。
结论：通过本次实验，我们深入了解了真空镀膜技术的原理和应用。
实验结果表明，真空镀膜技术可以制备出具有特殊功能和性能的薄膜材料，并且具有广泛的应用前景。
真空镀膜实验
真空镀膜实验[实验目的] 1．了解真空(蒸发)镀膜机的基本结构和使用方法。
2．掌握真空蒸发法制备铝膜的工艺。
[实验仪器] 真空(蒸发)镀膜机[实验内容] 根据真空热蒸发镀铝膜的三个物理过程，即：1．采用蒸发或升华把固态材料转变为气态；2．原子(分子)从蒸发源迁移到基片上；3．基片表面上膜粒子重新排列而凝聚。
是如何顺利实现的，写出钟罩内全过程的报告。
[实验原理]蒸发镀膜的原理是：先将镀膜室内的气体抽到10-2Pa以下的压强，通过加热蒸发源使臵于蒸发源中的物质蒸发，蒸汽的原子或分子从蒸发源表面逸出，沉积到基片上凝结形成薄膜，它包括抽气；蒸发；沉积等基本过程。
镀膜机主要由以下几个部分组成，如图1所示。
（A）．镀膜室：主要包括四对螺旋状钨丝或舟状蒸发加热器；旋转基片支架；烘烤加热器；热电偶测温探头；离子轰击环；针阀；观察窗等。
（B）．真空获得系统。
它主要由机械泵、扩散泵、高低真空阀、充气阀、挡油器及电磁阀等组成，电磁阀可防机械泵返油。
（C）．真空测量系统。
它由热偶计和电离计组合的复合真空计而成，热偶计是用于测量低真空度，范围1O2～1O-1 Pa，电离计是用于测量高真空度，范围1O-1～1O-6 Pa。
（D）．电路控制系统。
它主要由机械泵、扩散泵、电磁阀控制电路和镀膜蒸发加热器控制电路、钟罩升降控制电路、基片支架旋转调速控制电路、烘烤加热温度控制电路、离子轰击电路等组成。
图1是DM-450A镀膜机的结构原理图：其中1，电离规管，热偶真空计满表后才能开电离真空计；2，GI-200型高真空蝶阀，镀膜室应有5帕以上的预备真空度，扩散泵加热(此时,冷却水应开通,低阀应推进抽扩散泵系统)半小时以上，才可开高真空蝶阀；3，DY-200A型挡油器；4，K20型油扩散泵；5，2XZ-8型机械泵；6，DC-30型低真空磁力阀，机械泵电源关闭时,该阀自动向机械泵放大气；7，储气罐；8，DS-30形低真空三通阀，低真空阀拉出是抽镀膜室，低真空阀推进抽扩散泵系统9，CQF-8型磁力充气阀，升起镀膜室钟罩时，应先用充气阀向镀膜室充入大气(此时, 低真空阀应拉出，高真空蝶阀应关闭；10，热偶规管；11，镀膜室；12，ZF-85型针型阀；13，挡板；14，侧观察窗；16，上观察窗；17，夹具；18，19，冷却水；20，离子轰击环。
(完整word版)真空镀膜试验
真空镀膜实验一、实验目的真空镀膜技术广泛地应用在现代工业和科学技术中，光学仪器的反射镜，增透镜，激光器谐振腔的高反射膜，计算机上存储和记忆用的磁性薄膜，以及材料表面的超硬薄膜。
此外在电子学、半导体等其它各尖端学科也都采用了真空技术。
本实验的目的是学习真空蒸发镀膜技术。
通过本门实验，要求学生掌握如下几点：①较系统了解真空镀膜仪器的结构；②了解真空系统各组件的功能；③了解石英晶体振荡器测厚原理；④掌握真空蒸镀的基本原理；⑤了解真空镀膜仪器的基本操作。
二、预习要求要求学生在实验之前对真空系统有一定了解，可以通过以下几本相关书籍获得相关信息。
《薄膜材料制备原理、技术及应用》——唐伟忠著，冶金工艺出版社出版社；《薄膜物理与技术》——杨邦朝，王文生编著，电子科学出版社；《薄膜技术》——王力衡，清华大学出版社；《薄膜技术》——顾培夫，浙江大学出版社；《真空技术物理基础》——张树林，东北工学院出版社；《真空技术》——戴荣道，电子工业出版社。
三、实验所需仪器设备实验过程需要的主要设备为DMDE 450型光学多层镀膜机。
真空镀膜机：本实验使用DMDE-450光学多层镀膜机，其装置结构如图3所示。
它主要由真空系统、蒸发设备及膜厚监控系统组成。
真空系统由各种真空器件组成，主要包括：真空室；真空泵（机械泵、和分子泵）；真空导管；各种真空阀门和测量真空度的真空计等。
高真空阀门为碟式，机械泵与分子泵的连通阀门为三同式，将阀门拉出时，机械泵可以直接对镀膜室抽气，推入时机械泵与分子泵连通，同时也切断了机械泵与镀膜室的连接。
蒸发系统由真空钟罩，蒸发电极（共有二对），活动挡板，蒸发源，底盘等组成。
蒸发源安装在电图3镀膜机装置图1电离管2高真空碟阀3分子泵4机械泵5低真空磁力阀6储气桶7低真空三同阀8磁力充气阀9热偶规10钟罩11针型阀极上。
为了改善薄膜厚度的不均匀性，一般镀膜机的低压电极往往安装在底盘的一侧，并使要镀的基片随工作架旋转。
真空镀膜原理
真空镀膜原理
真空镀膜是在真空环境中利用物理或化学方法，在物体表面上镀上一层薄膜的工艺。
它的原理是基于原子或分子的蒸发和沉积过程。
首先，被镀物体（也称为基材）置于真空镀膜设备中。
设备中的真空泵会抽取空气，将内部形成真空环境。
接下来，通过加热源，使镀膜材料（通常是金属或陶瓷）升温，使其表面原子或分子获得足够的能量以克服表面张力，然后从固态直接转变为气态，即蒸发。
这个过程称为蒸发源。
蒸发源中的蒸发物质会以气体形态扩散到整个真空室内。
同时，基材表面也会获得一定的温度，以防止蒸发源中的蒸发物质凝结。
当蒸发物质到达基材表面时，由于基材表面的温度较低，蒸发物质会重新变回固态，并沉积在基材表面上。
沉积的薄膜会具有与蒸发源相同的成分和结构。
镀膜过程中，为了控制膜层的厚度和均匀性，可以通过控制基材的旋转速度或使用遮罩来改变沉积位置。
此外，还可以控制蒸发源的温度和压力来调节沉积速率和膜层性质。
最后，在膜层沉积完成后，真空镀膜过程结束，设备恢复到常压状态，膜层附着在基材上。
这样，被镀物体就获得了一层新的薄膜，其它性能和表面改良效果得到了提升。
总之，真空镀膜利用真空环境下的蒸发和沉积原理，通过控制蒸发源和基材的温度、压力和位置，实现在基材表面制备均匀、致密并具有特定性能的薄膜。
真空镀膜流程
真空镀膜流程主要包括以下步骤：
镀前准备：对基材（镀件）进行除油、除尘等预处理，以保证镀件的整洁、干燥，避免底涂层出现麻点、附着力差等缺点。
此外，还要对蒸发源、真空室镀件夹具进行清洗，并安装蒸发源、装镀件。
抽真空：当真空室内的真空度达到镀膜要求，即1.5×103Pa以下时，可以开始镀膜。
镀膜：开启蒸发源电源，点亮电子枪，使电子枪预热约5分钟左右。
膜料一般需要有一个预熔过程，当电子枪的温度达到镀膜要求时，电子枪发出的电子束聚焦到膜料表面，这时电子束扫过膜料表面，以去除膜料中含有的气体。
预熔过程完成后，蒸发源上方挡板开启，膜料被蒸发产生的蒸汽不断沉积到基片上。
镀膜过程中需要时刻观察监控系统中膜料的沉积速率，当沉积速率发生较大范围的波动时，需关闭蒸发源电源，检查电子枪。
镀膜结束：当薄膜的厚度达到预定厚度时，关闭蒸发源电源，停止镀膜。
真空室温度自然冷却20分钟后，关闭分子泵，当分子泵转速为零时，关闭机械泵。
取样品：打开真空室充气阀，使真空室中充满空气，当真空室气压与外界气压相等时，打开真空室门，取出放置在基片架上的基片。
以上步骤完成后，真空镀膜流程就结束了。
在实际操作中，需要根据具体的镀膜材料和设备进行调整和优化，以获得最佳的镀膜效果。
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 ）。
真空镀膜
§7.2 真空镀膜一些光学零件的光学表面需要用物理方法或化学方法镀上一层或多层薄膜，使得光线经过该表面的反射光特性或透射光特性发生变化，许多机械加工所采用的刀具表面也需要沉积一层致密的、结合牢固的超硬镀层而使其得以硬化，延长其使用寿命，提高切削效率，从而改善被加工部件的精度和光洁度．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，已广泛地应用在电真空、无线电、光学、原子能、空间技术、信息技术等高新技术领域及我们的生活中． 一、实验目的1.学习有关物理概念，掌握真空蒸发镀膜原理和设备操作．2.在7-1节基础上进一步学习和掌握高真空的获得与测量方法．二、实验原理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束镀膜．这里只介绍真空蒸发镀膜技术．众所周知，任何物质总在不断地发生着固、汽、液三态变化，设在一定环境温度T 下，从固体物质表面蒸发出来的气体分子与该气体分子从空间回到该物质表面的过程能达到平衡，该物质的饱和蒸气压为s P ，则)/(RT H s Ke P ∆-= （1）式中H ∆为分子蒸发热，K 为积分常数，R=8.3144J ·mol -1·K -1为气体普适常量，T 为环境温度．在真空条件下，设物质表面的静态压强为P ，则单位时间内从该物质(称为蒸发材料〉单位凝聚体表面蒸发出来的气体分子的质量即蒸发率为 )(10833.52P P T M Γs -⨯=-α （单位：g/cm 2s ） （2） α为蒸发系数，M 为分子量．蒸发出来的这些气体分子有一部分遇到其它物质(称为镀件)便会吸附在上面，从而形成一层薄膜．由(2)式可以看出，蒸发率Γ与环境温度T 和环境压强P 有关，T 越低(可以进行加热〉，P 越小，则Γ越大．另外，P 越小即真空度越高，则气体分子的平均自由程：)2/(12nd πλ=．其中d 为分子的有效直径，n 为单位体积内的气体分子数，n = P/(kT)， k =1.38×10一23 λ越大则该物质的气体分子越容易无阻挡地、直线地到达镀件表面，从而形成一层均匀、牢固的薄膜．故镀膜过程须在高真空状态下进行．现附表1列出气体分子在不同气压P 下的平均自由程λ．表1 气体分子在不同气压下的平均自由程镀膜层的质量和厚度还跟蒸发源(蒸发材料的基床)的形状和镀件到蒸发源的距离有关．(1)如果蒸发源可以被看作是一个点蒸发源，则镀件到蒸发源距离最近部分的膜层厚度L 0为： L 0=)4/(2h m πρ．其中m 为蒸发源的质量(g)，ρ为蒸发源的密度，h 为镀件到蒸发源的最近距离．而镀件其它部分的膜层厚度L 为：L=L 0/[1+(δ/h )2]3/2．δ为镀件被观测点到蒸发源最近点的距离．(2)如果蒸发源是面蒸发源，那么镀件到蒸发源中心点距离最近部分的膜层厚度L 0为： L 0=)/(2h m πρ， 而镀件其它部分的膜层厚度L 为： L =L 0/[1+(δ/h )2]2．三、实验装置本实验采用DM-450C 型真空镀膜机进行抽真空并镀膜．真空度的测量采用FZH-2B 型复合真空计． 真空镀膜机由三部分组成(见图7-2-l)抽真空系统、电气系统、镀膜室．图7-2-1 真空镀膜机的结构抽真空主要采用2XZ-8型旋片式机械泵和K-200型油扩散泵进行．真空测量装置为FZH-2B 复合真空计，有关真空泵工作原理和复合真空计的原理及使用请参阅实验“真空的获得与测量”有关部分．图7-2-2 真空镀膜机电原理图真空镀膜机的电路原理如图7-2-2所示．镀膜室由钟罩、蒸发器、挡板、轰击棒支架、烘烤炉等组成．如图7-2-3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，蒸发源有钨丝绕成的螺旋状和由钼片折成的舟状两种形式．蒸发源上面的挡板可通过钟罩外的控制装置转动．它能挡住一些奔向镀件的杂质蒸汽分子．把轰击棒接在负高压电极上，当加上直流高压时，真空室内残余气体放电而电离，并受负高压的作用加速撞击钟罩四壁及镀件表面，轰击吸附在上面的气体分子，然后把它们抽出，从而提高了真空度和镀件的清洁度．放置镀件的支架可以转动，以便镀上均匀的膜层．通过烘烤炉对镀件加热，提供最佳的基底温度使镀膜层非常牢固．四、实验内容及步骤本实验要求在一块平面玻璃的表面镀上一层铝反射膜．1. 准备工作：(1) 钨丝与铝丝洗涤方法：先用清水冲净尘埃，再用浓度为20%的氢氧化钠溶液煮10余分钟(铝条煮半分钟)，除去表面氧化物和油迹，达到钨发亮为止，然后用清水冲净，浸在去离子水中刷洗，最后取出用红外灯烘干便可．(2) 玻璃片的洗涤方法： 用去污粉擦洗去除一般油污和尘埃，清水冲洗后放在重铬酸钾和硫酸混合液中浸10-30分钟，然后用自来水、蒸馏水冲洗．最后用无水乙醇脱水烘干，整个过程手不能与被镀表面直接接触．2. 安装： 打开机器总电源，见指示灯亮后，开“充气”，充气完毕后打开“升钟罩”开关，钟罩被提升，用无水酒精棉球清洗钟罩边缘和观察窗．把绕成螺旋状的钨丝或作成舟状的钼片任意安装在四个蒸发电极上，把弯成“V ”形的铝丝挂在钨丝上，将玻璃安装在工件支架上．开“降钟罩”使扣下的钟罩边缘密封好．3. 抽真空：打开“机械泵”， 低阀处于“抽钟罩”位置，接通热电偶真空计进行测量．当钟罩内真空度达到1.3Pa 时，开“轰击”，和“工件旋转”，旋钮，调节变压器1BZ 逐步升高电压至2000V 左右，调节针阀使钟罩内真空度保持在6.7Pa ，轰击约20min 后，将变压器调回零，关针阀，关“轰击”，关“工件旋转”，将低阀置于“抽系统”位置，接通扩散泵冷却水，开“机械泵、扩散泵”对扩散泵加热，约20min 后，同时观测系统真空度在6.7Pa 以上，打开高阀，监测钟罩内真空度，当真空度超过1.33×10-1Pa 时，接通电离真空计测量．4.镀膜： 当真空度达到1.33×10-1Pa 时，开“烘烤”，调节变压器2BZ 烘烤镀件，使镀件获得基底温度；当真空度达到6.7×10-3Pa 以上时选择好蒸发电极，插入电流分配塞，开“蒸发”，调节变压器1BZ ，逐渐加大电流使铝丝预熔(钟罩内真空度同时下降)，此时用挡板挡住蒸发源避免初熔时杂质蒸发到玻璃上；当钟罩内真空度恢复到6.7×10-3Pa 以上时，再加大蒸发电流，同时移去挡板，此时从观察窗中可以看到铝丝逐渐熔化缩成液体小球，然后迅速蒸发，玻璃上便附着了一层铝膜．5.结束： 关高真空测量，停扩散泵加热炉，关高阀，低阀仍处于“抽系统位置”，开“充气”，充气完毕后开“升钟罩”，取出镀件．清洗镀膜室，开“降钟罩”，扣下钟罩后，将低阀置于“抽钟罩 ”位置，抽钟罩3-5min 后停机械泵，关总电源，再过1h 后关闭扩散泵冷却水． 五、注意事项l ．当镀膜室处于真空状态时，绝对不可提升钟罩，否则将损坏提升机构．图7-2-3 镀膜室结构图2．扩散泵工作时，必须使镀膜室处于低真空，真空度达到1.3Pa时，才能开“高阀”，绝不允许在钟罩降下后，马上开“高阀”，以免扩散泵油氧化．实验过程中要保证冷却水的畅通，镀膜完毕后也不能马上关闭冷却水．3．镀膜结束时，应首先切断高真空测量，再关“高阀”，然后镀膜室充气，以免电离规管损坏和扩散泵油氧化．4．中途突然停电，应立即切断高真空测量，再关“高阀”，“低阀”拉出置于“抽钟罩”位置．来电后，待机械泵工作2-3分钟后，再恢复正常工作．六、思考题1.有哪些因素会影响镀膜层的厚度和质量?2.真空度对镀膜有何影响，为什么压强较高时无法镀膜？3.为什么在大气状态下不能进行轰击？轰击颜色及光强将随真空度变化，试解释之．4.若在实验过程中突然停水、停电，你作何应急处理?5.一般常用的物理镀膜方式有几种?6.制作的铝反射膜一擦即掉，是什么原因造成的?7.制作的铝反射膜薄厚不均匀，主要是什么原因造成的?8.镀膜过程中观察窗易被覆盖，你能想一种办法，既能镀膜，又使观察窗不被覆盖吗? 试讲出你的办法．9.蒸发镀膜适用于镀什么材料?10.镀膜过程中，为什么要先用挡板挡住蒸发源一段时间?11.气体分子的平均自由程与气体压强有什么关系? 给出其表达式．。
真空镀膜实验报告
真空镀膜实验报告
《真空镀膜实验报告》
实验目的：
本实验旨在通过真空镀膜技术对不同材料进行表面处理，探究其在改善材料性能和应用领域中的潜在作用。
实验材料：
1. 玻璃基板
2. 金属薄膜
3. 有机聚合物薄膜
4. 硅基薄膜
实验步骤：
1. 将玻璃基板置于真空镀膜仪器内部。
2. 通过真空泵抽取仪器内部空气，使得内部压力降至极低水平。
3. 依次进行金属薄膜、有机聚合物薄膜和硅基薄膜的镀膜操作。
4. 测量并记录各种薄膜的厚度和表面形貌。
实验结果：
1. 金属薄膜：在真空环境下，金属薄膜表面呈现出均匀、致密的特性，具有优异的导电性和光学性能。
2. 有机聚合物薄膜：真空镀膜后，有机聚合物薄膜表面平整光滑，具有良好的防腐蚀和耐磨损性能。
3. 硅基薄膜：经过真空镀膜处理后，硅基薄膜的表面形貌得到了显著改善，具有更高的光学透明度和化学稳定性。
实验结论：
通过真空镀膜技术，不同材料的表面性能得到了有效改善，展现出了广泛的应用前景。
金属薄膜可用于电子元件和光学器件的制备，有机聚合物薄膜可用于包装材料和防腐蚀涂层的制备，硅基薄膜可用于光学镜片和光伏电池的制备等领域。
总结：
真空镀膜技术作为一种重要的表面处理方法，为材料的功能性设计和性能优化提供了新的途径。
通过不断深入研究和实验探索，相信真空镀膜技术将在材料科学和工程领域中发挥越来越重要的作用。
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实验十二 真空镀膜引言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。
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。
3.了解金属、介质薄膜的光学特性及用光度法测量膜层折射率和膜厚的原理。
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=（8.2-1）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 （8.2-2）式中：P 为气体平均压强（单位为Ｔｏｒｒ）。
表8.2-1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。
气体平均压强P(Torr) 平均自由程λ(cm) 气体密度N(1/cm 3) 碰撞速率(1/cm 2·sec) 760 6×10-62.7×10193.8×102310-35×100 3.2×1013 3.8×1017 10-4 5×101 3.2×1012 3.8×1016 10-5 5×102 3.2×1011 3.8×1015 10-6 5×103 3.2×1010 3.8×1014 10-145×10113.2×1023.8×106②蒸发物材料的蒸汽分子免受残余气体或散乱蒸发分子的碰撞，直接到达基片表面。
一方面由于蒸发分子不与残余气体分子发生反应，可得到组分确定且纯净的薄膜，另一方面由于蒸发分子保持较大的动能，在基片上易于凝结成牢固的膜层。
③防止蒸发源在高温下与水汽或氧反应而使蒸发源断裂；同时又减少了热传导，不致造成蒸发的困难。
对于蒸发室为φ450的镀膜机，其蒸发源到基片的距离ｄ大致为30ｃｍ～40ｃｍ，为满足λ＞ｄ，则蒸发室内真空度必须高于10－4Torr 。
（2）蒸发速率、凝结速率任何物质在一定温度下，总有一些分子从凝聚态（液、固相）变成气相离开物质表面。
对于真空室内的蒸发物质，当它与真空室温度相同时，则部分气相分子因杂乱运动而返回凝聚态，经一定时间后达到平衡。
可以说，薄膜的沉积过程实际上是物质气相与凝聚态相互转化的一个复杂过程。
假设在平衡状态下，某种物质的饱和蒸汽压为Ｐｖ，则根据克拉贝龙方程，Ｐｖ应为温度的函数，即T BA P v -=lg （8.2-3）式中：Ａ、Ｂ是与物质有关的常数。
对于各种物质材料，都有一个相应的Ｐｖ的值。
根据朗缪尔-杜西曼（Lang muir- Dushman ）蒸发动力学原理，真空中单位面积干净表面上发射原子或分子的蒸发速率为：)sec ()/(10513.3122122-⋅⋅⋅⨯=cm mol T M P N v e （8.2-4）式中：Ｍ为蒸汽粒子的分子量。
蒸汽粒子到达被镀基片表面，一部分以一定的凝结系数结成膜，另一部分按一定的几率被基片反射重新回到气相状态。
蒸汽粒子凝结成膜时，有一定的凝结速率，取决于蒸发速率、蒸发源相对于基片的位置和凝结系数。
一般来说，蒸发凝结速率的提高，可使膜层结构均匀紧密，机械牢固性增加，光散射减少及膜层纯度提高，但同时有可能造成膜的内应力增大，使膜层龟裂。
因此蒸发凝结速率应适当选择。
（3）被镀基片温度 ①被镀基片温度愈高，吸附在其表面的剩余气体分子将愈彻底排除，从而增加基片与淀积分子之间的结合力，使膜层附着力、机械强度增加，结构紧密。
②提高被镀基片的温度，可减少蒸汽粒子再结晶温度与基片温度之间的差异，从而消除膜层内应力，改善膜层力学性质。
如在150℃时蒸镀的ＭｇＦ2单层增透膜具有相当好的机械牢固性。
③提高基片温度可促进凝结分子与剩余气体的化学反应，改变膜层的结晶形式和结晶常数，从而改变膜层光学性质。
如ＺｒＯ2在基片温度为30℃时，折射率为1.70；而基片温度提高到130℃时，折射率可达1.88。
④在蒸镀金属时，一般采用冷基片，这样可减少大颗粒结晶引起的光反射和氧化反应引起的光吸收，提高膜层反射率。
（4）蒸发源材料的选择与形状选择蒸发源材料应考虑三个基本问题：①大多数蒸发物材料的蒸发温度为1000～2000℃，所以蒸发源材料的熔点必须高于这一温度；另外还必须考虑蒸发源材料作为杂质进入薄膜的量，也就是必须了解蒸发源材料的蒸汽压。
为尽可能减少蒸发源材料的蒸发分子数，蒸发物材料的蒸发温度必须小于表8.2-2中的平衡温度。
表8.2-2 蒸发源材料的熔点及平衡温度（蒸汽压为10－5Ｔｏｒｒ）蒸发源材料 熔点（℃） 平衡温度（℃）钨Wu 3410 2567 钽Ta 2996 2407 钼Mo 2617 1957 铂Pt17721612②高温时，有些蒸发源材料与蒸发物会发生反应或形成合金，造成蒸发源的断裂，应避免使用。
如高温下，钽和金易形成合金。
③蒸发物材料应尽可能与蒸发源具有“湿润性”。
所谓“湿润性”与材料表面的能量有关。
在湿润的情况下，由于蒸发物材料的蒸发是从大的表面上发生的，状态比较稳定。
如果是难以湿润的材料，就不能用丝状蒸发源蒸发，例如银在钨丝上熔化后就会掉下来。
各种蒸发物材料的蒸镀方式不一样，因而蒸发源的几何形状和尺寸不同。
图8.2-1展示了几种蒸发源的几何形状。
可以选用熔点高、蒸汽压低的钨、钼、钽等材料做成丝状螺旋形、舟形等各种形状的加热器。
本实验蒸镀金属ＡL 膜采用丝状钨蒸发源；蒸镀ＭｇＦ2、ＺｎＳ介质膜采用舟状钼蒸发源。
（5）蒸发源的位置薄膜厚度一般可通过调节蒸发物的数量和时间以及基片和蒸发源的相对位置来控制。
令ｄ0为刚好在蒸发源正上方的基片上沉积的厚度，ｄ是任意位置的厚度，则点蒸发源和微小平面蒸发源相对厚度分布用下式表示：[]2/320)/(11h x d d +=（点源） （8.2-5）[]220)//(11h x d d =（面源）（8.2-6）ｄ／ｄ0和ｘ／H 的关系曲线见图8.2-2。
（６）真空热蒸镀的基本工艺流程本实验采用真空热蒸镀法蒸镀金属或介质膜，其基本工艺流程图见图8.2-3。
其中离子轰击，又名辉光放电，进行时，真空室内电子获得很高速度，较之带正电的气体离子更高。
在镀件周围，因电子较大的迁移率，而迅速带有负电荷，在表面负电荷吸引力作用下，正离子轰击镀件表面，并可能在其上进行能量交换。
由于能量在污染表面被释放出来，故有洁净的功能，不仅能除去吸附气体层，还可除去表面氧化物。
利用离子轰击，还可粗略估计真空度。
烘烤的作用是可以加速镀件或夹具吸附气体的迅速逸出，有利于提高真空度，还可以提高膜层结合力。
预熔的作用是除去蒸发材料中的低熔点杂质以及蒸发源和材料中的吸附气体，有利于蒸发材料的顺利蒸发。
2.真空离子镀及真空阴极溅射镀真空离子镀可采用与真空热蒸镀相同的蒸发方式，只是在蒸发原子到达镀件表面前必须采取一定措施，让其离子化，同时可给镀件施加负偏压。
由此，镀件表面不断受到离子的轰击能提高膜层的结合力。
离子镀的缺点是，膜层的沉积速率下降。
要提高沉积速度，可增设电子发射电源，提高电子浓度，使之更易放电或减少镀件的自偏电压。
与真空热蒸镀相比，膜层厚度均匀，结合力好。
真空阴极溅射镀一般是导入一定量的氩气使之辉光放电，带正电子的氩离子轰击阴极，构成阴极的原子被溅射蒸镀到镀件表面形成膜层。
溅射出的原子，其膜的生成速度取决于溅射率和轰击氩气的流速，一般它比真空热蒸镀和离子镀的速度小得多，为min /1000025A ～，而热蒸镀和离子镀的沉积速度为min /250000100A ～。
3.几种光学薄膜的光学特性（1）单层介质膜的光学特性设入射光的振幅为1（图8.2-4），在ｎ0至ｎ1界面上反射所形成的反射光1的振幅为ｒ01，而透射光为ｔ01，该光再经ｎ1至ｎｓ界面的反射及由ｎ1至ｎ0界面的透射而形成的反射光2，其振幅显然是ｔ01ｒ12ｔ10，同样可得其它各反射光3、4、…、ｍ的振幅分别为102121001t r t t 、2103121001r r t t (1)101121001--m m r r t t 等。
此外将反射光1与2相比知，任意两相邻反射光由于光程差引起的位相差为：1110cos 4θλπδd n =（8.2-7）其中：λ0为光在真空中的波长，θ1为折射角。
由于各光波是相干的，它们叠加后的合振幅为δδδδδδi i m i m m i i i e r r e r t t r e r r t t e r r t t e r r t t e r t t r r ----------+=++++++=1210120101)1(210112100132103121001210312100112100101110（8.2-8）由于10012012101001111r r r r t t +=-=-=，则δδi i e r r e r r r --++=120112011 （8.2-9）单层膜的反射率为δδcos 21cos 212012122011**********r r r r r r r r rr R ++++== （8.2-10）将相应的菲涅尔系数代入上式，则单层膜的反射率又可写成2sin 2cos )(2sin 2cos )(2211022022110220δδδδ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=n n n n n n n n n n n n R ss s s （8.2-11） 下面来确定反射率为极值时的光学厚度H ＝ｎ1ｄ1。