真空技术基础及蒸发镀膜介绍

粘滞流
子空间飞 真空输送。
服从统计规律 行为主；
低真空
2、主要理 真空蒸馏、精馏；真空干燥、冷冻
过度区域 论基础是 干燥；真空浸渍，真空绝热；真空
气体分子 烧结、钎焊
高真空 器壁碰撞为主 运动论。 真空冶炼、热处理、真空电子束焊、
为主、分子流
半导体熔炼、电真空器件、离子加
余弦定理
速、真空镀膜、太阳能设备。
高于临界温度的气态物质为气体；低于临界 温度的气态物质为蒸气。
2 .稀薄气体的基本性质： 1）气体分子的速度分
布：温度越高，高速度分 子数越多。
2 ）平均自由程:：每 个分子在连续两次碰撞 之间的距离。
3）碰撞次数：單位時間内在單位面積的 器壁上發生踫撞的氣體分子數。
4）余弦散射定理：踫撞于固體表面的分子， 它們飛離表面的方向與入射方向無關，並按與 表面法線方向所成角度的餘弦進行分佈。
3.理想气态方程：即P,V,T,m之间的关系: 1）波义尔定律：m和T一定：
PV=C, P1V1=P2V2 2) 盖.吕沙定律：m 和P一定：
V/T=C, V1/T1=V2/T2 3) 查理定律：m和P一定：
P/T=C, P1/T1=P2/T2
4、真空区域的划分及其应用： 1）粗真空（105~102 Pa) ： a.气体分子数多；b.以热运动为主；c.分子间 碰撞频繁；dBaidu Nhomakorabea平均自由程短。
4）超高真空 (10-6Pa ~ 10-12Pa )： 分子间极少碰撞，主要与容器壁碰撞。 其用途主要是得到纯净气体和纯净的固体表面。 1010个/cm3以下。 5）极高真空 ( < 10-12Pa )：有统计涨落现象。 是真空技術有待進一步發展的範圍。
真空区间
物理理论
应用
粗真空 分子碰撞为主 1、气体分 真空浓缩、脱色、脱臭、真空形成，
超高真空 1、气体在固体上以吸附 真空镀膜、薄膜和表面物理、表面化
停留为主；
学热核反应和等离子体物力、离子加
2、主要理论基础是表面 速器、超导技术、宇宙航行。
极高真空 物理、表面化学。
宇宙航行、表面物理。
三、真空系统的组成：
1．系统介绍 真空系统的组成：真空室、真空泵、真空规。 真空室：
抽真空系统分为前 级泵，次级泵。
真空薄膜对我们十分有用，现举三个例子；
a.信息存贮薄膜； b.玻璃上镀二氧化钒薄膜则具有智能化功能； c.高耐磨、低摩擦系数、高化学稳定性的薄膜。
现在连金属的冶炼、衣服的储存、食品的包装都 已用到真空技术。
（一）真空技术的应用领域：
1.航空航天；
2.电子技术；
3.汽车工业；
4.家电；
5.水利工程；
至今还没有一种泵能从一个大气压一直工作到 超高真空。因此通常是将几种真空泵组合使用。
真空泵是用来获得真空的手段，
2．真空泵的分类及其应用
主要真空泵的排气原理与工作范围
种类
原
理
工作压强范围(Pa)
l04 l02 1 l0-2 l0-4 l0-6 l0-8 l0-10
机 单级机械泵
械 双级机械泵 利用机械力压缩和
b. 扩散泵：氣體分 子扩散，与超音速蒸气 流碰撞，驱使其运动并 被带往出口。扩散泵不
能单独使用。
c. 分子泵：动量传输原理。特点是：启动快， 噪声小，运行平稳；抽速大；不需工作液体。
d. 罗茨泵：动量传输、变容原理。
1）转子与泵体、转子与转子之间保持一 不大的间隙（约0.1 mm）， 缝隙不需要油润 滑和密封，故很少有油蒸气污染；
泵 分子泵 排除气体
罗茨泵
蒸气 水银扩散泵 靠蒸气喷射的动量
喷射 油扩散泵 把气体带走
泵 油喷射泵
溅射离子泵 利用溅射或升华形成
干 钛升华泵 吸气、吸附排除气体
式 吸附泵 利用低温表面对气
泵 冷凝泵 体进行物理吸附排
冷凝吸附泵 除气体
几种常用的真空泵：
a. 机械泵: 其转子不 停地旋转，不断进行吸 气、压缩和排气，于是 与机械泵连接的真空室 便获得了真空。
2）低真空（102~10-1Ｐａ）：
a.会产生气体导电现象； b.气体的流动逐渐 由粘稠状态过渡到分子状态；c.液体沸点大为降低 引起剧烈蒸发；b.自由程可与容器尺寸相比拟；e. 分子间碰撞减少。1016~1013/cm3。
3）高真空（10-1 ~10-6Pa)：
a.分子按直线飞行；b.分子间碰撞大为减少，主 要与容器壁碰撞; c.气体的热传导与内摩擦已变得与 压强无关。
真空技术基础 及蒸发镀膜介绍
目录
一、真空技术概述 二、真空技术基础 三、真空系统的组成 四、蒸发镀膜原理 五、蒸发镀膜的分类及其特点 六、蒸发镀膜在集团的应用
一、真空技术概述
真空曾经是一门很神秘的学科，因为它一直是发 达国家在军事、原子能和空间技术等关系国家科学 技术竞争力的高技术领域激烈竞争的秘密武器。但 随着技术的迅速发展和应用的日益广泛，其神秘面 纱才逐渐被揭开。
6.海洋；
7.城市建设。
（二）真空薄膜的作用：
1.耐磨、
2.润滑；
3.耐热；
4.装饰与金属化；
5.电子元件的电学性能；6；耐腐蚀；
7.光学性能。
由于真空制程无污染，易操作和控制，
可靠性和稳定性好，自动化程度高等许多优
点，我相信，真空技术的使用将会越来越普 遍和广泛。
（三）真空镀膜方法分类
真空镀膜分为物理气相沉积，即PVD (physical vapor deposition)和化学气相沉积
CVD (chemical vapor deposition),
前者又分为：
后者分为：
1.蒸发镀膜；
1.常压CVD，
2.离子镀膜；
2.低压CVD，
3.溅射镀膜。
3.等离子体CVD
4.其它CVD。
按功能要求也可区分为：
1.装饰性镀膜；
2.功能性镀膜。
二、真空技术基础
1．相关概念 1）真空的定义：真空并不是真正的没有空 气，它是指低于一个大气压的气体空间。
2）运转无摩擦，转速高达3000转/分；
3）启动快，振动小，抽速大。
它必须与前级泵串联使用。
3 、真空度的测量 a．热偶真空计：低压时热传导与压强有关 b．电离真空计：电离电流与压强成正比
2）真空度的单位：分子数/cm³,即分子密 度的单位(标准状态3x1019个/cm3)，但分子 密度这个物理量不好度量，一般用压强作真空 度的单位。
密度越低则真空度越高。压强的单位为Pa或Torr。 真空度和压强是两个不同的概念。
1Torr=133.322Pa 3）气体与蒸气 临界温度：气体无论如何压缩都不会液化的特定 温度。