真空与真空镀膜技术简介
真空技术——真空获得和真空镀膜
（2）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。
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。
实验目的
（1）掌握真空获得和测量的方法． （2）掌握真空镀膜的方法。
实验原理
1.低真空的获得
获得低真空常采用机械泵，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。
如果蒸发物质的分子在蒸发后立即离去， 并不回到原来的物质上，那么蒸发的速率可由朗 谬尔(Langmuir)导出的公式决定：
G 4.38 10 P
7
M -2 -1 (kg cm s ) T
式中M为待蒸发物质的摩尔质量，P为蒸气压， T为蒸发物质温度(K)。
在整个基片上获得厚度均匀的薄膜很重要， 薄膜厚度的均匀性同蒸发源的形状有很大的关系。 对于点蒸发源，基片平行放置在蒸发源的正上方， 则膜厚分布为：
（3）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持性发 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，改善被 加工部件的精度和光洁度。
真空溅射镀膜技术
溅射材料：通常采用金属、陶瓷、半导体等材料
溅射过程：高能粒子轰击固体表面，使固体表面的原子或分子获得足够的能量脱离表面，形成溅射现象
溅射镀膜的原理
原理：利用高能粒子轰击靶材，使其表面的原子或分子脱离靶材并沉积在基材上
溅射源：通常是金属或非金属材料，如铝、钛、铬等
脉冲溅射镀膜
原理：利用高压脉冲电源，使靶材表面产生脉冲电场，使靶材表面的原子或分子脱离靶材表面，沉积到基材上形成薄膜。
特点：沉积速率快，膜层致密，膜层厚度均匀，适用于大面积镀膜。
应用：广泛应用于太阳能电池、显示器、半导体等领域。
优点：可以提高膜层的附着力和耐腐蚀性，降低生产成本。
真空溅射镀膜技术的特点
半导体领域
半导体芯片制造：溅射镀膜技术用于制造半导体芯片，如集成电路、存储器等。
半导体封装：溅射镀膜技术用于半导体封装，如引线框架、导线架等。
半导体器件制造：溅射镀膜技术用于制造半导体器件，如晶体管、二极管等。
半导体材料研究：溅射镀膜技术用于研究半导体材料，如硅、锗、砷化镓等。
金属化领域
半导体制造：用于制造集成电路、传感器等电子设备
设备故障处理：遇到设备故障时，及时联系专业人员进行维修
设备维护周期：定期进行设备维护，确保设备正常运行
设备运行中的监控：注意观察设备运行状态，及时调整参数
设备停机后的清理：清理设备内部残留的镀膜材料和杂质
设备启动前的检查：确保电源、气源、水源等正常
设备启动顺序：按照说明书上的要求进行
真空溅射镀膜设备的常见问题及解决方案
原理：利用射频能量使靶材表面原子或分子获得足够的能量，从而被溅射出来
特点：沉积速率快，膜层致密，纯度高
真空镀膜技术
真空镀膜技术一、概述真空镀膜技术是一种利用真空条件下的物理或化学反应，将金属或非金属材料沉积在基材表面形成一层薄膜的技术。
该技术具有广泛的应用领域，包括光学、电子、医疗、环保等。
二、原理真空镀膜技术利用真空条件下的物理或化学反应，将金属或非金属材料沉积在基材表面形成一层薄膜。
其主要原理包括：1. 离子镀膜：利用离子轰击基材表面使其表面活性增强，然后通过离子束轰击目标材料产生离子和原子，最终在基材表面形成一层薄膜。
2. 蒸发镀膜：将目标材料加热至其沸点以上，在真空环境中使其升华并沉积在基材表面形成一层薄膜。
3. 磁控溅射镀膜：利用高能量离子轰击靶材产生靶材原子，并通过磁场控制靶材原子沉积在基材表面形成一层薄膜。
三、设备真空镀膜技术需要使用专门的设备，主要包括：1. 真空镀膜机：包括离子镀膜机、蒸发镀膜机和磁控溅射镀膜机等。
2. 真空泵：用于将反应室内的气体抽出，使其达到真空状态。
3. 控制系统：用于控制反应室内的温度、压力、离子束能量等参数。
四、应用真空镀膜技术具有广泛的应用领域，包括：1. 光学：利用金属或非金属材料在基材表面形成一层反射或透过特定波长光线的薄膜，制作光学器件如反射镜、滤光片等。
2. 电子：利用金属或非金属材料在基材表面形成一层导电或绝缘的薄膜，制作电子元器件如晶体管、集成电路等。
3. 医疗：利用金属或非金属材料在基材表面形成一层生物相容性好的涂层，制作医疗器械如人工关节、心脏起搏器等。
4. 环保：利用金属或非金属材料在基材表面形成一层具有催化作用的薄膜，制作环保设备如汽车尾气净化器、工业废气处理设备等。
五、优势真空镀膜技术具有以下优势：1. 薄膜厚度可控：通过控制反应条件和时间，可以精确控制薄膜的厚度。
2. 薄膜质量高：在真空环境中进行反应，可以避免杂质和气体的污染，从而保证薄膜质量高。
3. 应用广泛：真空镀膜技术可以应用于多种材料和领域，具有广泛的应用前景。
六、挑战真空镀膜技术面临以下挑战：1. 成本高：真空镀膜设备和耗材成本较高，限制了其在大规模生产中的应用。
真空镀膜技术
真空镀膜技术真空镀膜技术是一种先进的表面处理技术，它可以在各种材料表面上形成一层薄膜，从而改变其物理、化学和光学性质。
这种技术已经广泛应用于电子、光学、航空航天、汽车、医疗和建筑等领域，成为现代工业中不可或缺的一部分。
真空镀膜技术的原理是利用真空环境下的物理和化学反应，将金属、合金、陶瓷、聚合物等材料蒸发或溅射到基材表面上，形成一层薄膜。
这种薄膜可以具有不同的功能，如增强材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性、光学透明性等。
真空镀膜技术可以通过控制薄膜的厚度、成分和结构来实现不同的功能。
真空镀膜技术的应用非常广泛。
在电子领域，它可以用于制造集成电路、显示器、太阳能电池等。
在光学领域，它可以用于制造反射镜、透镜、滤光片等。
在航空航天领域，它可以用于制造发动机叶片、航空仪表等。
在汽车领域，它可以用于制造车灯、镜面等。
在医疗领域，它可以用于制造人工关节、牙科修复材料等。
在建筑领域，它可以用于制造玻璃幕墙、防紫外线涂料等。
真空镀膜技术的优点是显而易见的。
首先，它可以在不改变基材性质的情况下，改变其表面性质，从而实现不同的功能。
其次，它可以制造出高质量、高精度的薄膜，具有良好的光学、电学和机械性能。
再次，它可以在大面积、复杂形状的基材上进行镀膜，具有很高的生产效率。
最后，它可以使用多种材料进行镀膜，具有很高的灵活性和适应性。
当然，真空镀膜技术也存在一些挑战和限制。
首先，它需要高昂的设备和技术投入，成本较高。
其次，它对基材表面的处理要求较高，需要进行清洗、抛光等处理，否则会影响薄膜的质量。
再次，它对环境的要求较高，需要在无尘、无湿、无氧的环境下进行。
最后，它的应用范围受到材料的限制，某些材料不适合进行真空镀膜。
总的来说，真空镀膜技术是一种非常重要的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展，真空镀膜技术将会得到更加广泛的应用和发展。
培训系列之真空镀膜技术基础
真空镀膜技术的材料
金属材料：如金、银、铜等，具有良好的导电性和反射性
非金属材料：如碳、氮、氧等，可以用于制造各种薄膜
陶瓷材料：如氧化铝、氧化硅等，具有较高的硬度和耐腐蚀性
玻璃材料：如硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等，具有较好的透过性和化学 稳定性
高分子材料：如聚乙烯、聚四氟乙烯等，具有较好的柔韧性和耐候性
真空镀膜技术的基本原理是利用 物理或化学方法，将材料从蒸发 源或溅射源中蒸发或溅射出来， 然后在真空中沉积到基底表面。
空镀膜技术的应用领域
光学应用：提高光学元件的 透过率和反射率
电子应用：提高电子元件的 导电性和绝缘性
装饰应用：为金属表面赋予 美丽的外观和耐腐蚀性
机械应用：提高机械零件的 硬度和耐磨性
薄膜质量高：真空镀膜技术可以获得高质量的薄膜，具有高纯度、高密度和良好的 均匀性。
适用范围广：真空镀膜技术可以应用于各种材料表面，如金属、陶瓷、玻璃等，并 且可以制备多种功能的薄膜，如金属膜、介质膜、半导体膜等。
操作简便：真空镀膜技术操作简单，易于控制，可以连续稳定地生产高质量的薄膜。
环保性好：真空镀膜技术是一种环保型的生产技术，不会产生有害物质，对环境和 人体健康没有负面影响。
真空技术：真空镀膜技 术的基本原理是利用真 空技术，在真空环境下 进行薄膜的沉积。
薄膜沉积：在真空环境 下，通过蒸发、溅射、 化学气相沉积等方法， 将材料沉积在基底表面 形成薄膜。
物理过程：薄膜的 沉积过程涉及物理 和化学过程，如分 子运动、表面吸附、 化学反应等。
薄膜特性：真空镀膜技 术可以制备出具有优异 性能的薄膜，如高硬度、 高耐磨性、高耐腐蚀性 等。
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真空镀膜技术基 础
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PVD真空镀膜简介
PVD真空镀膜简介PVD真空镀膜（Physical Vapor Deposition）是一种通过高真空条件下，将固态材料蒸发、溅射或离子束照射等方式沉积到基材表面形成功能薄膜的工艺技术。
PVD镀膜技术具有优异的性能和广泛的应用领域，被广泛应用于光学薄膜、装饰薄膜、耐磨薄膜、防腐蚀薄膜和导电薄膜等领域。
PVD真空镀膜技术主要分为蒸发镀膜、溅射镀膜和离子束沉积等几种方式。
蒸发镀膜是将固态材料加热到一定温度，使其蒸发成气体，然后沉积在基材表面形成薄膜。
溅射镀膜是将固态目标材料置于高真空室中，利用离子束轰击目标表面，使其材料释放出来，并沉积在基材上。
离子束沉积则是利用离子束轰击固态材料，产生的离子和中性粒子在基材上形成薄膜。
PVD镀膜技术具有许多重要优势。
首先，PVD薄膜具有极高的附着力，因为在真空环境下，薄膜材料可以直接与基材表面发生物理化学反应，形成致密的结构。
其次，PVD技术可以在低温下进行，减少了对基材的热损伤，特别适用于易受热的塑料和有机材料。
此外，PVD薄膜具有良好的化学稳定性、机械硬度和耐磨性，能够有效提高基材的耐腐蚀性、硬度和耐磨性。
另外，PVD镀膜技术还可以控制膜层的成分和结构，可以产生金属薄膜、合金薄膜、氮化物薄膜、硼化物薄膜等多种高性能薄膜。
PVD真空镀膜技术在许多领域中得到广泛应用。
在光学领域，它可以用于制备高反射膜、透明导电膜、滤光膜等。
在电子领域，PVD技术可以制备导电薄膜用于集成电路、光伏电池和显示器件等。
在汽车和航空航天领域，PVD薄膜可以用于制备具有高耐磨性和耐腐蚀性的装饰膜。
在工具领域，PVD技术可以制备高硬度、高耐磨的刀具涂层和模具涂层等。
在材料领域，PVD薄膜可以制备各种功能性薄膜，如防刮伤膜、防指纹膜、防眩光膜等。
然而，PVD镀膜技术也存在一些问题。
首先，设备和工艺的成本相对较高，需要投入较大的资金和技术支持。
其次，PVD薄膜的厚度较薄，通常在几纳米到几十微米之间，因此只能应用于薄层镀膜。
真空镀膜(PVD 技术)
真空镀膜（PVD 技术）1. 真空涂层技术的发展真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将CVD（化学气相沉积）技术应用于硬质合金刀具上。
由于该技术需在高温下进行（工艺温度高于1000ºC），涂层种类单一，局限性很大，起初并未得到推广。
到了上世纪七十年代末，开始出现PVD（物理气相沉积）技术，之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展，究其原因：（1）其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，有利于环保；（2）其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，能够满足装饰性的各种需要；（3）可以轻松得到其他方法难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；（4）此外，PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。
真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD（物理化学气相沉积）、MT-CVD （中温化学气相沉积）等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷。
目前较为成熟的PVD 方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。
多弧镀设备结构简单，容易操作。
多弧镀的不足之处是，在用传统的DC 电源做低温涂层条件下，当涂层厚度达到0.3 um 时，沉积率与反射率接近，成膜变得非常困难。
而且，薄膜表面开始变朦。
多弧镀另一个不足之处是，由于金属是熔后蒸发，因此沉积颗粒较大，致密度低，耐磨性比磁控溅射法成膜差。
可见，多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣，为了尽可能地发挥它们各自的优越性，实现互补，将多弧技术与磁控技术合而为一的涂层机应运而生。
在工艺上出现了多弧镀打底，然后利用磁控溅射法增厚涂层，最后再利用多弧镀达到最终稳定的表面涂层颜色的新方法。
2. 技术原理PVD (Physical Vapor Deposition) 即物理气相沉积，分为：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。
《真空镀膜技术》课件
镀膜时间过长或过短都会影响薄膜的 质量和性能，需要根据工艺要求进行 选择。
04
真空镀膜技术的研究进展
高性能薄膜材料的制备与应用
高性能薄膜材料的制备
随着科技的发展，真空镀膜技术已经能够制备出具有优异性能的薄膜材料，如金刚石薄膜、类金刚石 薄膜、氮化钛薄膜等。这些高性能薄膜材料在刀具、模具、航空航天等领域具有广泛的应用前景。
详细描述
金属薄膜主要用于制造各种电子器件，如集 成电路、微电子器件、传感器等。通过在电 子器件表面镀制金属薄膜，可以起到导电、 导热、抗氧化等作用，提高电子器件的性能 和稳定性。此外，金属薄膜还可以用于制造
磁性材料，如磁记录介质、磁流体等。
功能薄膜的制备与应用
要点一
总结词
功能薄膜在真空镀膜技术中具有广泛的应用前景，可用于 制造各种新型材料和器件。
VS
面临的挑战
尽管真空镀膜技术具有广泛的应用前景和 巨大的发展潜力，但仍面临许多挑战和难 点。例如，如何提高薄膜的附着力和稳定 性、如何降低生产成本和提高生产效率等 。
05
真空镀膜技术的应用实例
光学薄膜的制备与应用
总结词
光学薄膜在真空镀膜技术中具有广泛应用， 主要用于提高光学器件的性能和降低光损失 。
光学领域
用于制造光学元件，如反射镜 、光学窗口等，提高其光学性 能和抗磨损能力。
建筑领域
用于建筑玻璃、陶瓷等材料的 表面装饰和防护，提高其美观 度和耐久性。
02
真空镀膜技术的基本原理
真空环境的形成与维持
真空环境的形成
通过机械泵、分子泵、离子泵等抽气 设备，将容器内的气体逐渐抽出，形 成真空状态。
关闭加热系统和真空泵， 完成镀膜过程。
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。
真空镀膜工艺介绍
真空镀膜工艺介绍真空镀膜是一种利用真空条件下进行表面薄膜沉积的工艺方法。
通过将材料加热到蒸发温度并使气体或金属源蒸发，然后使蒸发物质沉积在基材表面上，形成薄膜。
真空镀膜技术广泛应用于光学、电子、航空航天、建筑和装饰等领域。
真空镀膜工艺大致分为四个主要步骤。
首先是蒸发源制备，该步骤包括选择适当的材料作为蒸发源，通常为金属或化合物。
然后，将蒸发源放置在真空室中的加热系统中，加热到材料的蒸发温度。
蒸发温度取决于材料的熔点和所要制备的薄膜的特性。
第二步是真空系统的准备，通常需要将真空室抽真空以减少残留气体的影响。
真空级别通常达到10^-3或更高，以确保在蒸发过程中气体分子对薄膜形成的影响最小化。
真空系统还应具备稳定的真空度和泄漏度，以确保蒸发过程的可重复性和稳定性。
接下来是薄膜沉积过程，通常有三种主要的薄膜沉积技术：蒸发沉积、溅射沉积和反应蒸发沉积。
在蒸发沉积中，蒸发源加热到蒸发温度时，蒸发的材料由于热蒸汽的运动而扩散到基材表面，形成均匀的薄膜。
溅射沉积是将高速离子束或电子束轰击材料表面，将材料溅射到基材表面上，形成薄膜。
反应蒸发沉积是通过在蒸发源和基材之间引入可反应的气体，使其与蒸发物质反应生成薄膜。
最后是工艺的监控和控制。
在薄膜沉积过程中，应对薄膜的厚度、成分和结构进行监控和控制。
常用的技术包括薄膜厚度测量、光学薄膜监控和电子束控制。
这些技术可以保证薄膜具有所需的光学、电学和机械性能。
真空镀膜工艺有许多优点。
首先，真空条件下薄膜的成分和结构可以得到精确控制，可实现针对不同应用的需求。
其次，真空镀膜过程不会产生污染和氧化，可以得到高质量的薄膜。
此外，真空镀膜具有高效、节能的特点，是一种相对环保的表面处理技术。
总而言之，真空镀膜是一种应用广泛的表面处理技术，可以用于制备具有各种功能的薄膜。
通过合理选择材料、优化工艺参数和精确的监控，可以获得具有高质量、可重复性和稳定性的薄膜，满足不同领域的需求。
真空获得和真空镀膜
100%
引入智能化技术
利用人工智能和机器学习技术对 镀膜过程进行实时监控和优化， 实现自动化和智能化的镀膜生产 。
80%
创新镀膜材料
研究新型的镀膜材料，如高熔点 金属、陶瓷等，以提高膜层的硬 度和耐腐蚀性。
发展新型真空获得和镀膜技术
真空电弧镀膜
利用真空电弧技术进行镀膜，具有较高的沉积速率和良好的膜层 质量，适用于大规模生产。
适用于极高真空度环境，如电子、光学、 微电子等领域。
优点
能达到极高真空度，无油污染。
缺点
成本高，维护复杂。
溅射离子泵
01
02
03
04
原理
利用高速离子轰击靶材表面， 使靶材表面的原子或分子溅射 出来并被排出。
应用
适用于高真空度环境，如物理 、化学、材料科学等领域。
优点
抽气速度快，能达到高真空度 。
缺点
磁控溅射镀膜
通过磁场控制电子运动，提高溅射效率，实现高速、大面积的镀膜。
等离子体增强化学气相沉积
利用等离子体激活化学反应，提高沉积速率和膜层质量，适用于制 备高性能薄膜。
降低生产成本
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优化设备配置
通过改进设备结构和配置， 降低设备制造成本和维护 成本。
提高生产效率
通过优化工艺和提高设备 运行效率，降低生产时间 和能耗，从而降低生产成 本。
化学气相沉积
热化学气相沉积
01
通过加热反应气体，使其在基材表面发生化学反应，生成固态
薄膜。
等离子体增强化学气相沉积
02
利用等离子体激发反应气体，使其在较低温度下发生化学反应，
生成固态薄膜。
激光化学气相沉积
真空镀膜机详细镀膜方法
真空镀膜机详细镀膜方法真空镀膜技术是一种应用广泛的表面加工技术，可以为各种材料表面提供不同颜色、不同功能的涂层。
如何进行真空镀膜，是一个需要掌握的基本技术。
本文将详细介绍真空镀膜的方法及其优缺点。
一、真空镀膜的基本原理真空镀膜技术是一种在真空环境下对材料表面进行涂层加工的技术。
通过真空系统将膜材料蒸发，沉积在基材表面，形成涂层。
在镀膜过程中需要注意的是：不同材料的膜材料，在蒸发、沉积的过程中有不同的温度和气压要求；基材表面也需要钝化处理，以保证表面涂层的附着性。
二、真空镀膜的优缺点优点：（1）沉积速度快，可制备厚度、均匀度好的涂层。
（2）具有高质量、高透明度、高硬度、高耐磨性及耐高温等特点。
（3）涂层成分稳定，能耐受环境变化，具有长时间稳定性。
缺点：（1）设备及材料投入成本高，要求专业技术人员操作。
（2）镀膜工艺步骤复杂，环境控制要求高。
（3）镀膜过程中会有一定的污染，对真空系统要求高。
三、真空镀膜的具体过程真空镀膜的过程通常包括五个步骤：1. 清洗和钝化处理在进行真空镀膜之前，需要对基材表面进行钝化处理，以提高涂层附着性。
清洗方法需要根据基材的情况和涂层的要求来确定。
通常会采取化学清洗、氧化清洗和机械打磨等方法，以使表面清洁、光滑。
2. 蒸发材料的制备膜材料的蒸发过程需要保证蒸发速度、蒸发量及蒸发均匀度。
膜材料通常选用纯度高、化学稳定的材料，如金属或半导体材料。
制备膜材料的方法也因材料而异，如金属材料可采用电功率热源加热蒸发、电子束蒸发、离子束蒸发等方法，而半导体材料可采用溅射等方法。
3. 准备真空环境真空镀膜需要在高真空环境下进行。
可以使用單純管和机械泵联合的方式轻松地在低真空状态下达到高真空状态。
具体环境控制要求根据不同的蒸发材料有所不同。
4. 蒸发沉积蒸发沉积是最核心的步骤，也是关键的涂层制备过程。
在蒸发材料制备完成后，通过真空系统控制蒸发材料温度和气压，将蒸发材料蒸发并沉积在基材表面。
《真空镀膜》课件
21世纪初
随着新材料和新技术的应 用，真空镀膜技术不断发 展和创新，应用领域越来 越广泛。
02
真空镀膜技术原理
真空环境的建立
真空环境的必要性
为了使镀膜材料在基片上形成连续、 无缺陷的膜层，需要创造一个低气压 的真空环境，以减少气体分子的阻碍 和干扰。
真空获得技术
真空检测与监控
使用真空计对镀膜室的真空度进行实 时监测，确保镀膜过程的稳定性和重 复性。
薄膜制备技术
采用物理气相沉积或化学气相沉积等方法，在超导材料表面形成连 续、均匀的薄膜。
薄膜性能优化
通过调整薄膜的成分、结构和厚度等参数，提高超导薄膜的性能和 稳定性。
装饰薄膜的制备
金属质感膜
01
通过真空镀膜技术在塑料或玻璃表面形成具有金属质感的装饰
膜，提高产品的外观和档次。
彩色膜
02
根据不同的颜色需求，在材料表面形成各种颜色的装饰膜，实
包括加热元件、控温装 置等，用于加热膜料和
蒸发沉积。
控制系统
包括各种传感器、控制 器、执行器等，用于监 测和控制设备的运行状
态。
供气系统
包括气瓶、气体流量计 、减压阀等，用于提供 反应气体和保护气体。
真空镀膜工艺流程
清洁处理
对基材表面进行清洗，去除油污和杂质。
预处理
对基材表面进行活化，提高其附着力和润湿性。
通过机械泵、分子泵、涡轮泵等抽气 设备，将镀膜室内的气体抽出，达到 所需的真空度。
镀膜材料的蒸发与输运
蒸发源的选择
根据镀膜材料的性质，选 择合适的蒸发源，如电阻 加热、电子束加热、激光 加热等。
蒸发过程控制
通过调节蒸发源的功率和 温度，控制镀膜材料的蒸 发速率，以获得所需的膜 层厚度和成分。
培训系列之真空镀膜技术基础
在真空环境中，凝结在基材表面的镀膜材料分子通过聚集形成连续的薄膜。
薄膜的形成是一个动态过程，受到镀膜材料的性质、基材的温度和表面特性、蒸发速率等因素的影响。
用于制造集成电路、太阳能电池等，具有半导体特性。
半导体薄膜
用于散热、隔热等，具有良好的导热性能。
导热膜
用于生物医疗领域，如人工关节、生物传感器等。
生物薄膜
彩色膜
通过镀制不同颜色的薄膜，实现装饰和美化的效果。
THANKS
感谢您的观看。
真空镀膜技术的起源可以追溯到20世纪初，当时主要是为了解决光学仪器的表面处理问题。
随着科技的不断进步，真空镀膜技术逐渐发展成为一种广泛应用的表面处理技术，涉及的领域也日益扩大。
目前，真空镀膜技术已经成为了新材料、新能源、电子信息等领域的核心技术之一。
光学领域
装饰领域
半导体制造领域
新能源领域
01
02
与先进制造技术的结合
02
真空镀膜技术在先进制造领域如航空航天、汽车、电子等领域的应用越来越广泛，与其他制造技术的结合可以进一步提高产品的性能和可靠性。
与新材料技术的结合
03
新材料技术的发展为真空镀膜提供了更多的选择和应用空间，如新型陶瓷、高分子材料等。
05
CHAPTER
真空镀膜技术的应用实例
通过在光学元件表面镀制一层特定厚度的薄膜，减少光的反射，提高透射率。
减反射膜
增透膜
滤光片
增加光学元件的透光率，减少反射损失。
通过镀制不同材料和厚度的多层薄膜，实现特定波段的透射和反射。
03
02
pvd真空镀膜技术
pvd真空镀膜技术PVD真空镀膜技术是一种先进的表面处理技术，可以在各种材料表面形成均匀、致密的薄膜。
它在许多领域都有广泛的应用，如光学、电子、汽车、航空航天等行业。
这项技术不仅能提高材料的表面硬度和耐磨性，还能改善材料的光学性能和化学稳定性。
PVD真空镀膜技术基于真空环境下的物理过程，通过在材料表面蒸发、溅射或离子轰击等方式，将金属或非金属材料沉积在基材上，形成一层均匀、致密的薄膜。
这种薄膜可以具有不同的功能和特性，如反射、透明、防腐、导电、隔热等，可根据不同的需求进行调控。
PVD真空镀膜技术具有许多优点。
首先，它能够在较低的温度下进行，不会对基材产生热应力，保持了材料的原始性能。
其次，由于在真空环境下进行，可以有效避免氧化、污染等问题，使得薄膜的质量更高。
此外，PVD技术还能够实现对薄膜成分和结构的精确控制，从而满足不同行业对薄膜的特定要求。
在光学领域，PVD真空镀膜技术广泛应用于镜片、滤光片等光学元件的制造。
通过在玻璃或塑料表面镀膜，可以提高透过率、降低反射率，实现更清晰、明亮的视觉效果。
同时，PVD技术还可以增加镜片的硬度和耐刮性，提高其使用寿命。
在电子领域，PVD真空镀膜技术被广泛应用于集成电路、显示器、太阳能电池等器件的制造。
通过在电子器件表面镀膜，可以提高其导电性能、耐蚀性和稳定性，增加其工作寿命。
此外，PVD技术还可以制备纳米级别的薄膜材料，用于制造新型电子器件，如纳米传感器、量子点器件等。
在汽车和航空航天领域，PVD真空镀膜技术被广泛用于改善材料的耐腐蚀性和耐磨性。
通过在汽车零部件表面镀膜，可以提高其抗氧化能力和耐候性，延长使用寿命。
同时，PVD技术还可以制备具有低摩擦系数和高硬度的薄膜，用于减少摩擦损失和提高燃油效率。
PVD真空镀膜技术是一项重要的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
它不仅能够改善材料的性能和功能，还能提高产品的质量和竞争力。
随着科技的不断进步，PVD技术将在更多领域发挥重要作用，推动材料科学和工程的发展。
真空镀膜(PVD)工艺知识介绍
真空镀膜（PVD）工艺知识介绍简介真空镀膜（Physical Vapor Deposition，简称PVD）是一种常用于表面修饰和功能改善的工艺。
通过在真空环境中蒸发或溅射物质来形成薄膜，将薄膜沉积在基材上，以改变基材的性质和外观。
本文将介绍PVD工艺的原理、应用和优势。
PVD工艺原理在PVD工艺中，基材和目标材料被放置在真空环境中。
通过热蒸发或物理溅射的方式，目标材料从固态转化为气态。
这些气体分子会沉积在基材上，形成一层薄膜。
PVD工艺常用的方法有热蒸发和物理溅射。
热蒸发是将目标材料加热至其沸点以上，使其转化为气态，然后沉积在基材上。
而物理溅射则是通过向目标材料表面轰击高能粒子，将其击打下来沉积在基材上。
PVD工艺的应用PVD工艺在多个领域得到了广泛应用。
装饰性涂层PVD工艺可以制备具有不同颜色、质感和光泽度的涂层，用于装饰各种产品，如钟表、珠宝、手袋、饰品等。
常见的装饰性涂层有黄金色、玫瑰金色、银色和黑色等。
防腐蚀涂层PVD工艺可以形成陶瓷涂层、金属涂层或复合涂层，这些涂层具有良好的耐腐蚀性能，可保护基材免受化学腐蚀、氧化和磨损的影响。
这些涂层常用于汽车、航空航天、电子产品等领域。
功能性涂层PVD工艺还可以制备具有特殊功能的涂层，如光学涂层、导电涂层和磁性涂层。
光学涂层可用于改善光学性能，导电涂层可用于制作导电膜，磁性涂层可用于制造磁性材料。
PVD工艺的优势相比其他表面处理工艺，PVD工艺具有以下几个优势：高质量涂层PVD工艺可以制备高质量的涂层，具有高硬度、低摩擦系数、耐磨损和耐腐蚀等特性。
这些特性使得PVD涂层在各种应用中表现出色。
环保节能PVD工艺不需要使用有机溶剂和其他有害化学物质，对环境友好。
同时，PVD 涂层具有较高的附着力和耐用性，可延长基材的使用寿命，减少资源消耗。
精密控制PVD工艺可以实现对涂层厚度、成分和结构的精确控制。
通过调整工艺参数，可以得到所需的涂层特性，以满足不同应用的需求。
涂装处理中的真空镀膜技术
涂装处理中的真空镀膜技术在现代工业生产中，对产品的外观要求越来越高。
尤其是一些高档电子设备、汽车、手表等产品，在表面外观处理上更是苛刻。
这时，真空镀膜技术应运而生，成为一种非常有效的涂装处理方法。
一、什么是真空镀膜技术真空镀膜技术是一种通过真空条件下将一层物质镀在基体上的涂装处理技术。
它通过蒸发、溅射或化学反应等方法将激发原子或分子从靶床上放出，然后沉积到物体表面上，形成一层薄膜。
这种薄膜可以起到保护、美化、防腐等的作用。
二、真空镀膜技术的原理真空镀膜技术的核心原理是真空蒸发。
在一定的真空空气中，将需要镀膜的物质放在真空腔中，施加电磁场，使物质蒸发，从而与基体表面反应形成一层膜。
三、真空镀膜技术的应用1.成型加工：真空金属涂层可以提高产品的外表亮度和防腐性，广泛应用于汽车、摩托车、轮船、机器等制造业。
2.光学用途：光学薄膜可作为反射镜、半反射镜、透镜等，应用于光学仪器、军事装备、天文学等领域。
3.电子和半导体：金属薄膜和半导体薄膜可作为产品的表面、电极或多层膜等，在电子、计算机、通讯和光学等方面得到广泛的应用。
4.医疗器械：不锈钢制品经过真空镀膜处理后，可以延长使用寿命，使其更加耐腐蚀、美观等，被广泛应用于医疗器械、医疗用品等领域。
四、真空镀膜技术的特点1.高品质：相比其他传统的表面装饰技术，真空镀膜技术的表面质量更加饱满、平整、均匀，同时还有防腐、美化的功能。
2.普遍适用：真空镀膜技术可以应用于不同类型的材料表面，如金属、非金属等。
此外，不仅可以应用于实物表面，也可以用于塑料、陶瓷、玻璃等物体表面。
3.加工精度高：真空镀膜技术可以对制品进行有控制的制备，能够控制薄膜厚度、成分和形状，使基体表面得到高品质的涂层。
4.环境友好：真空镀膜涂料不含有有机溶剂，不会对环境造成危害，具有清洁、安全的特点。
五、真空镀膜技术的未来随着科学技术和经济的不断发展，真空镀膜技术也在不断向着更加高效、更加环保、更加具有实用价值的方向发展。
真空镀膜基础技术介绍
真空鍍膜基本技術介紹
28
輝光放電(Glow Discharge)
在一定壓力之真空下施加電場 原子電離 e-+A→A++2e 原子激發 e-+A→e-+A* 輝光放電 A*→A+hυ(光子)
真空鍍膜基本技術介紹
(1)A腔體 >> B腔體 (2)約相同 (3)B腔體 >> A腔體
真空鍍膜基本技術介紹
20
問題 2
M2
M3
GV1
GV2
GV3
當M2的壓力為5x10-1Torr，M3的壓力為5x10-4Torr時， 兩邊的壓力相差3個order，且GV2承受的力量為M2往 M3方向，若GV2閥板的面積為1000cm2時，請問GV2 承受的力量有多大 ?
1000-1mbar
760-1Torr Viscous Flow
Medium vacuum (中度真空)
(黏滯流)
1- 10-3 mbar
1- 10-3Torr Transition Flow
High vacuum (高真空)
(過渡流)
10-3 - 10-7 mbar 10-3 - 10-7Torr Molecular Flow
長度單位
•1m(米) =102cm(釐米) =103mm(毫米) =106μm(微米)
1mbar= 0.75Torr= 1hpa(100pa) 1 Torr= 133pa 1 Pa= 1 N/m2
=109nm(奈米) =1010Å (埃)
真空鍍膜基本技術介紹
8
真空镀膜技术
（4）铬 Cr Cr膜在可见区具有很好的中性，膜层非常牢固，常用作中性衰
减膜。
2、介质薄膜
对材料的基本要求：透明度、折射率、机械牢固度和化学稳 定性以及抗高能辐射。
（1）透明度
短波吸收或本征吸收I：主 要是由光子作用使电子由 价带跃迁到导带引起的；
（2）折射率
薄膜的折射率主要依赖： 材料种类：材料的折射率是由它的价电子在电场作用下的性质决定。材
料外层价电子很容易极化，其折射率一定很高；对化合物，电子键结合的化 合物要比离子键的折射率高。折射率大致次序递增：卤化物、氧化物、硫化 物和半导体材料。
波长：折射率随波长变化为色散。正常色散为随波长增加而减小。正常色 散位于透明区，反常色散位于吸收区。
电子枪对薄膜性能的影响 1、对膜层的影响： （1）蒸气分子的动能较大，膜层较热蒸发的更致密牢固； （2）二次电子的影响：使膜层结构粗糙，散射增加； 2、对光谱性能的影响
电子枪对光谱的影响主要是焦斑的形状、位臵、大小在成膜的影响。 特别是高精度的膜系，和大规模生产的成品率要求电子枪的焦斑要稳定。
薄膜厚度的测量
u
m
几种常用真空泵的工作压强范围
旋片机械泵 105 102 pa
吸附泵 105 102 pa
扩散泵 100 105 pa
涡轮分子泵 101 108 pa
溅射离子泵 100 1010 pa
低温泵 101 1011 pa
几种常用真空泵的工作原理
1. 旋片机械泵
工作过程是： 吸 气—压缩—排气。
定子浸在油中起润 滑，密封和堵塞缝 隙的作用。
（3）机械牢固度和化学稳定性
简述真空溅射镀膜技术的工作原理
简述真空溅射镀膜技术的工作原理
真空溅射镀膜技术是一种常用于制备薄膜的方法，广泛应用于各种领域，包括
光学、电子、材料科学等。
其工作原理基于物理气相沉积的原理，下面我将对其进行简述。
真空溅射镀膜技术是利用高真空环境下的物理方式将材料转变为原子或分子态，并将其沉积在基底上形成薄膜。
其主要包括以下几个步骤：
1. 高真空环境：首先，在真空室内建立高真空环境，通常是在几个十亿分之一
大气压以下的真空度范围内工作。
这是为了排除杂质和氧气等对薄膜质量的影响，同时为溅射材料的蒸发和离子轰击提供理想条件。
2. 溅射材料：选择所需的材料作为靶材，将其装在溅射源中。
靶材通常是由纯
净的金属或合金制成的。
在真空室中，靶与基底之间通过电极连接。
3. 溅射过程：当加上合适的电压，产生电弧或射频场后，靶材表面的原子或离
子会被加速到很高的速度。
这些由靶材表面“喷射”出的原子或离子会沉积在基底上形成薄膜。
这种喷射过程一般称为溅射。
4. 薄膜生长：通过溅射过程，薄膜会逐渐在基底上生长。
生长速度与激发溅射
原子的能量、数量以及基底与真空室内的位置相关。
5. 薄膜结构：薄膜的微结构和晶体结构主要取决于溅射过程中的能量和温度。
可以通过调节溅射参数来控制薄膜的组分和结构，从而实现特定的性能要求。
总之，真空溅射镀膜技术利用高真空环境下，通过控制溅射材料的蒸发和离子
轰击，将原子或分子沉积在基底上，形成所需的薄膜。
这种技术具有高纯度、较高的附着力和出色的质量控制能力，广泛应用于光学、电子以及其他领域中的薄膜制备。
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电离规管
电离计线路图
理论解释：
I kI p I kI p k I
e
x
e
xe
I k
k x p
I e
பைடு நூலகம்
p
当p较高时，kx / p << k，此时 I kp I
e
当p很低时，kx / p >> k，此时 I k
I
x
e
I 与压强无关
2.3 B—A真空计 (超高真空熱阴极电离计)
真空技术的应用
电子技术、航空航天技术、加速器、表面 物理、微电子、材料科学、医学、化工、工农 业生产、日常生活等各个领域。
二. 真空获得—真空泵
1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名 的马德堡半球试验。 原理：当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。
真空泵的分类
气体传输泵: 是一种能将气体不断地吸入并排出泵外 以达到抽气目的的真空泵，例如旋片 机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。
2.1 热偶真空计(热传导真空计)
P Q T mV
测量范围：100— 10-1 Pa 测量下限：热丝温度较高，气体分子 热传导很小，热丝引线本身的热传导 和热辐射引起的热量减小占主导地位， 这两部分与压强无关。
热电偶规管及其电路原理
2.2 热阴极电离真空计
原理：电子与气体分子碰撞引起分子电离，形成电子和正离，电子 最终被加速极收集，正离子被收集极接收形成离子流：
气体捕集泵: 是一种使气体分子短期或永久吸附、凝 结在泵内表面的真空泵，例如分子筛 吸附泵、鈦升华泵、溅射离子泵、低温 泵和吸气剂泵。
真空泵的主要参数
抽气速率: 定义为在泵的进气口任意给定压强下， 单位时间内流入泵内的气体体积
或表示为：
V S
t PP1
SQ P
其中，Q为单位时间内流入泵的气体量。 泵的抽气速率S并不是常数，随P而变。
I+ = kIep = cp 其中，k称为电离计的灵敏度，是单位电子电流、单位压强下的 离子流。
测量范围：1.33×10-1 ～1.33×10-5 Pa 测量下限：高速电子打到加速极G → G产生软x射线 →软x射线射
向收集极c → 收集极c产生光电发射 → 产生电子流Ix → Ix与I+ 方向相反，与压强无关。
优点：无油，洁净，启 动快，制动快，可忍受 大气冲击。
缺点：由于高速旋转， 不能在磁场中使用，否 则会产生涡流，导致叶 轮发热、变形等严重后 果，对氢气等轻质气体 抽速较小， 价格昂贵。
1. 动叶轮；2. 泵壳；3. 涡轮排； 4. 中频电动机；5. 底座；6. 出气口法兰；
7. 润滑油池；8. 静叶轮；9. 电机冷却水管.
钛离子泵可达 10 8 P a的真空度
三. 真空的测量—真空计
1. 绝对真空计
直接测量真空度的量具，如U型计、压缩真空计(麦克 劳真空计) 。
压缩型真空计 测量范围：103 ～ 10-3 Pa
U型计 测量范围：105 ～10 Pa
2. 相对真空计
直接测量与压强有关的物理量，再与绝对真空计相比较进行 标定的真空计。
扩散泵不能单独使用， 一般采用机械泵为前级 泵，以满足出口压强 (最大40Pa)，如果出口 压强高于规定值，抽气 作用就会停止。
1. 水冷套； 2. 喷油嘴； 3. 导流管； 4. 泵壳； 5. 加热器
3.涡轮分子泵
工作过程是：高速旋转 叶片(30000转/分)—对气 体分子施以定向动量— 压缩—排气。
B-A真空规管 1. 离子收集极；2. 加速极（栅极）
3. 阴极灯丝；4. 外壳
50年代初，Bayard 和Alpert 经过改进电离规，减小光 电流，减小受照面积，制 成B-A规，收集极面积减小 了100—1000倍，测量下限 也降低100—1000倍。
几种常用真空泵的工作原理
1. 旋片机械泵
工作过程是： 吸 气—压缩—排气。
定子浸在油中起润 滑，密封和堵塞缝 隙的作用。
主要参量是： 抽速 和极限压强。
由于极限压强较高， 常用做前级泵(预抽 泵)。
旋片式机械泵
2. 油扩散泵
是：油蒸发—喷射—凝 结，重复循环
由于射流具有工作过程 高流速(约200米/秒)、 高密度、高分子量 (300—500)，故能有效 地带走气体分子。
４、低温吸附泵
利用固体表面温度足够低时可吸附气体分 子的原理而制。
可达 7 10 2 Pa 的真空度
５、离子泵：
利用正离子对钯原子的轰击，钯原子在沉积至阳极的 过程中，将真空室内气体分子湮没的原理而制。
以磁控管型钛溅射离子泵为例，在钛阴极和不锈阳极间加一高 压、磁场。放电出的电子受磁场的约束在阳极筒内往复振荡， 使气体分子电离，所产生的正离子，高速飞向钛阴极，产生钛 原子的溅射，溅落的原子沉积在不锈刚阳极的内壁及钛阴极板 上，形成新鲜的原子层。吸附气体分子，并被随后溅落的钛原 子层所湮没。钛离子泵就是靠不断溅落的钛原子形成的钛膜的 吸附能力来维持抽气。
人为真空：用真空泵抽掉容器中的气体。
真空量度单位
1标准大气压=760mmHg=760(Torr) 1标准大气压=1.013x105 Pa 1Torr=133.3Pa
真空区域的划分
目前尚无统一规定，常见的划分为： 粗真空 105 103 pa(760 10Torr) 低真空 103 101 pa(10 103Torr ) 高真空 101 106 pa(103 108 Torr ) 超高真空 106 1010 pa(108 1012 Torr ) 极高真空 1010 pa( 1012 Torr )
极限压强
p u
(极限真空)
最高工作压强
p m
工作压强范围（p p ） 泵能正常工作的压强范围
u
m
几种常用真空泵的工作压强范围
旋片机械泵 105 102 pa
吸附泵 105 102 pa
扩散泵 100 105 pa
涡轮分子泵 101 108 pa
溅射离子泵 100 1010 pa
低温泵 101 1011 pa
真空的获得与测量
1、了解真空泵、真空计的工作原理。 2、掌握低真空、高真空的获得、测量的方法 3、了解真空泵的结构和操作方法
一. 真空技术入门
真空：低于一个大气压的气体状态。 1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli) 首创著名的大气压实验，获得真空。
自然真空：气压随海拔高度增加而减小，存在于宇 宙空间。