[物理]第1章+薄膜制备的真空技术基础.ppt

六、溅射离子泵 工作原理：靠高压阴极发射出的高速电子与残余气体分子相互碰撞后引起气体电离放电，而电离后的气体分子在高速撞击阴极时又会溅射出大量的Ti原子。由于Ti原子的活性很好，因而它将以吸附或化学反应的形式捕获大量的气体分子并使其在泵体内沉积下来，从而在真空室内实现无油的高真空环境。 特点：1、抽速对于不同的气体是不一样的（活性高的气体， 抽速大）； 2、溅射离子泵所抽除的气体分子不会在高温下再被 释放出来。 缺点：Ti电极的不断溅射使得离子泵的寿命是有一定限度的。 优点： 溅射离子泵是一种获得清洁超高真空的真空获得设备，它具有清洁、真空度高、无噪声、无振动、操作方便等优点。离子泵工作是封闭系统，不需要有连续工作的前级真空系统。  应用： 溅射离子泵是无油超高真空机组的主泵，可应用于高能粒子加速器，受控热核反应装置、电真空器件、半导体材料制备、电子显微镜、质谱仪等科学实验装置及其它需要超高真空的工业设备中 说明：由于不同的泵种的工作压力范围不同，实际运用中为达到一定的真空度，将两种或以上真空泵组合起来形成真空泵机组。 第四节 真空的测量 一、热偶真空规和皮拉尼真空规 二、电离真空规 三、薄膜真空规 一、热偶真空规和皮拉尼真空规 真空规：真空测量的元件被称为真空规。 共同点：热偶真空规和皮拉尼规都是以气体的热导率随气体压力的变化为基础而设计的，它们是低真空里最常用的测量手段。 热偶真空规和皮拉尼真空规区别： 热偶真空规：通过测量热丝温度实现 皮拉尼真空规：通过测量热丝的电阻随温度的 变化实现 热偶真空规 皮拉尼真空规 工作原理：在热偶真空规中，将作为热丝的Pt丝悬起并在其中通过恒定强度的电流。在达到热平衡以后，电流提供的加热功率与通过空间热辐射，金属丝热传导以及气体分子热传导而损失的功率相等，因而热丝的温度将随着真空度的不同而呈现有规律的变化。 缺点：1、在测量区间中指示值呈非线性； 2、测量结果与气体种类有关； 3、零点漂移严重。 优点：结构简单，使用方便。 测量区间：0.1 - 100 Pa.( 高于100Pa, 气体的热导率不再随气压的变化而显著变化；低于0.1Pa,气体分子传导走的热量在总加热功率中的比例过小，测量的灵敏度下降。 二、电离真空规 电离真空规是高真空范围最常使用的测量方法。 工作原理：由热阴极发射出的电子将在飞向阳极的过程中碰撞气体分子，并使后者发生电离。由离子收集极接收电离的离子，并根据离子电流Ii的大小测量出环境的真空度。 影响因素：1、阴极发射的电子电流强度Ie； 2、气体分子的碰撞截面； 3、气体分子密度。 注意：电离真空规的工作上限为1Pa左右，在10-9~1Pa之间，电离真空规的测量指示值与气体压力呈线性关系。由于不同气体分子的碰撞电离截面不同，因而电离真空规的测量值也与所测气体种类有关。 三、薄膜真空规 薄膜真空规 工作原理：依靠薄膜在气体压力差下产生机械位移，从而可用于气体绝对压力测量。测量结果与气体种类无关。 结构特点：薄膜真空规具有两个被隔开的真空腔，当其中一个腔内的压力已知，另一个腔内的压力未知的情况下，薄膜的位移量将与两者的压力差值成正比。 测量范围：薄膜真空规具有很好的线性度，其探测下限约为10-3Pa，相当于探测到的薄膜位移只有一个原子尺度大小；测量上限取决于薄膜材料本身的破坏强度或薄膜的位移极限。 说明： 不同的测量方法所适用的压力范围不同，将不同方法结合起来才能拓宽压力测量范围。 真空的测量 ? 质谱仪真空计 Quadrupole mass spectrometer - RGA (residual gas analyzer) 10-4 to 10-14 torr Total pressure mode integrates all ion intensities Partial pressure mode indicates residual vacuum composition Highly accurate, precise Complex, expensive. 真空的测量 与本章有关的英文单词： 真空系统 Vacuum System 真空泵 Pump 管道 Pipe 阀门 Valve 真空室 Chamber 真空规 Gauge 本章作业 1、总结各种真空泵，真空测量元件的原理和优缺点 层流状态： 在低流速的情况下，黏滞流处于层流状态，即在与气体流动方向垂直的方向上，可以设想存在不