真空设备三）真空区域大致划分四)真空在薄膜制备中的作用真空的获得一)机械泵;二)分子泵和罗茨泵;三)扩散泵;四)吸附泵;五)溅射离子泵;六)升华泵旋片机械泵常见的机械泵有旋片式、定片式和滑阀式等。旋片式的噪声小，运行速度高，被广泛应用在真空镀膜机上。主要结构如右图所示机械泵的工作原理是基于玻意耳-马略特定律的基础上的PV＝K（1.1）式其中K是与温度有关的常数右图表示机械泵转子在连续旋转过程中的四个典型位置。随着转子的旋转，不断进行吸气、压缩和排气的过程。假设被抽容积为V，初始压强为P0,泵内空腔体积为△V，旋片转过半周后，根据（1.1）式则压强P1为P1（V+△V）＝P0V即N个循环后机械泵的定子和转子间存在影响抽真空的有害空间,泵的抽速随着压强降低而减小。为了减少有害空间的影响通常采用双级泵，双级泵由两个转子串连而成，其中一个转子的出气口为另一个转子的进气口，这样可以将极限真空的单极泵的1Pa提高到10-2Pa机械泵油的作用非常重要，它起着很好的密封和润滑作用。泵油基本要求是低的饱和蒸气压，一定的粘度和较高的稳定性。但是普通机械泵对于抽走水蒸气等可凝气体有很大困难。当蒸气在腔内压缩，压强达到饱和蒸气压时，水蒸气就开始凝结成水，并与泵油形成一种悬浊液。不仅影响泵油的密封和润滑，还会造成泵壁生锈。为此在气体尚未被压缩前，通过气镇阀渗入一定量的气体来帮助打开排气阀片，减少水气的凝结。气镇阀在抽气的起始阶段使用不会影响极限真空，但是到了一定程度后继续使用就会降低泵可以达到的极限真空罗茨泵罗茨泵的转子之间、转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行且没有卡住的危险。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故工作时需要前级泵在1Pa左右的压强范围内其有相当大的抽气速率，在这范围内机械泵的抽速很小，扩散泵还只刚刚开始工作。罗茨泵可以弥补上述两种真空泵抽气速率的脱节。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空由于以上特点罗茨泵时常被串连使用涡轮分子泵涡轮分子泵加热油从喷嘴喷出，气体分子与油分子碰撞，向出气口运动需要水冷，前级泵10-3to10-7Torr(to10-9Torr，液氮冷阱)扩散泵必须和机械泵联合工作，才能构成高真空抽气系统。单独的扩散泵时没有抽气作用的理论上，扩散泵的极限真空取决于泵油的蒸气压。而且泵油必须具备很高的热稳定性和化学稳定性扩散泵油在高温下接触一旦大气非常容易变质。即使时常温下，长期接触大气也会因为吸收水分而降低性能。因此扩散泵内应尽量保存良好的真空状态扩散泵油易挥发，因此在进气口都有挡油的冷阱液氮冷却有很大表面积的分子筛>200°C烘烤除去吸附的气体极限真空与泵的温度相关。简单，无振动，便宜，无油污染10-3Torr->10-10Torr(可以用两个泵交替工作)很容易饱和多泵联合工作原理：极板间加高压(~5kV)电子螺旋运动(longerpath-length).气体分子被电子离化，向阴极运动.离子注入阴极(Ti，Ta)，溅射阴极材料.溅射出的阴极材料与气体反应，沉积在角落中或阳极上.10-4Torrto10-11Torr溅射离子泵钛升华泵上表可以看出每一种真空泵都有一个工作范围，目前没有任何一种真空泵可以从大气压一直工作到接近超高真空的。为此，必须将几种泵联合使用，如机械泵、油扩散泵联合的有油系统和吸附泵、溅射离子泵、钛升华泵联合的无油系统完整真空系统示意图真空的量测1、热真空计测定因温度变化而引起灯丝电阻变化的真空计，称为皮拉尼（Pirani）真空计用热电偶测定温度变化引起电动势变化的真空计，称为热电偶真空计测量范围：102～10-1Pa2、电离真空计常用的热阴极电离真空计，通过发射热电子使气体电离后，测出离子流，而离子流仅与压强成正比由此来测出真空度测量范围：10-1～10-6Pa3、放电管如果在真空室的一个部位接右下图示的放电管，当用氖变压器外加6千伏电压时，就会产生激烈的放电，不同的真空度放电颜色不同。这种廉价方便的真空计，但是只能粗略估计真空度热偶真空计:20～10-3TorrPiraniGauge（100～10-4Torr）1x10-9Torrto10-11Torr二)电离真空计灯丝F发射的热电子()被加速极A加速,碰撞气体分子(M),电离电离产生的离子数和气压P成正比实用真空系统思考题：