2011-00真空技术基础.ppt.ppt

近年来表面科学的研究十分活跃，这是因为很多物理、化学过程(如催化、腐蚀等)大都发生在固体的表面，因此考察和研究固体表面和固体内部的不同点，就显得十分必要。 所谓表面，实际上就是气体与固体之间的界面。甚至包括其过渡区域。如前所述，由于地球表面上的任何物体都被大气所包围，要想研究真正的表面，寻求一个毫无污染源的环境，是相当因难的。 但是，随着近代超高真空技术的高速发展，为解决这一问题提供了良好的条件。 1 ．5．8 真空在表面科学研究中的应用 虽然在超高真空环境中所获得的清洁表面仍然会通过吸附的方式被真空室内残余的气体所污染，得不到绝对清洁的表面，但是通过提高真空室内的真空度，延续清洁表面被逐渐污染的时间，是可以达到实验要求的。 实验表明，当真空室真空度达到10-7Pa的超高真空时，在固体表面吸附一个原于或分子层厚度时，所需要的时间大约为60min。时间虽然较短，但是充分利用这段时间通过多种表面仪器对实验件进行表面的研究和测试，是完全可能的。 可见，作为表而科学研究的手段，研制表面科学实验所用的各种表面仪器及有关装置是真空应用领域中一项必不可缺的组成部分。 真空物理与技术的范畴 什么是真空这门科学的理论范畴，要搞清楚这个问题，首先不能离开真空技术的基础内容．从事真空技术工作的人都知道，一个典型真空设备的核心部分如图1所示． 它包括容器(是气体来源)、真空泵(抽气手段)、真空规(检测真空度的工具)三大部分． 图1 要想使容器构成真空状态，就要遇到抽气手段和气源这一矛盾． 一方面要用真空泵来排出容器内的气体分子以降低容器内的气体压强， 另一方面容器本身又会由于各种原因(如脱附、解溶、渗透、漏孔等等)，源源不断地放出气体分子． 可见真空技术的本质就是要用抽气手段战胜气源，从而使矛盾向压强降低方向转化． 地面上要实现真空环境，就要用容器壁包围一个特定的空间，所以实现真空的过程不外乎和空间、器壁两个主要因素打交道． 图2表示气体分子在空间—器壁系统中运动的过程．在真空系统中．气体分子的运动无非是由空间到器壁，再由器壁到空间，或者不断循环：或者中止于某个状态． 所以，研究真空的理论主要就是研究气体分子运动的空间过程和器壁过程．大约可以分为如下几个研究部分： 图2 思考与练习----绪论 1、假定用水代替水银进行大气压实验，会得到什么结果？ 2、目前低温泵的极限真空度大约为10-15大气压，分别将其单位换算为托和帕。 3、真空区域是如何划分的? 4、绝对真空和实际真空的区别在哪里？ 5、真空度量中所使用的压强和真空度的定义是什么？压强P=10-2帕时，真空度是多少？ 6、何谓真空？谈谈你对真空的理解。 2、真空冶金 真空熔炼铸造 真空脱气铸造 真空热处理 真空焊接 真空还原蒸馏炭化 单晶体制备 表面处理 3、等离子体科学与技术 等离子体在磁控溅射、离子镀等设备的应用 等离子体化学气相沉积 高纯度单晶薄膜制备 等离子体显示器件 4、薄膜科学与技术 真空蒸发镀膜 真空溅射镀膜 真空离子镀 化学气相沉积 激光脉冲沉积 5、电子材料和加工工艺 真空电子器件 半导体材料、光电材料、敏感材料 薄膜电子材料、薄膜材料、智能材料 沉积加工工艺 外延生长技术 掩膜和刻蚀 6、表面科学 固体表面电子结构 原子结构的研究 超高真空扫描遂道显微镜 表面性能测试 7、应用表面科学 紫外光电子能谱分析离子中和谱 X光电子能谱等表面分析仪器 8、纳米科学与技术 纳米材料的制备 纳米生物学 纳米机械学 纳米动力学 纳米电子学 纳米医学 1-4 不同真空状态下的真空工艺技术 随着气态空间中气体分子密度的减小，气体的物理性质发生了明显的变化，人们基于气体性质的这种变化， 在不同的真空状态下应用各种不同的工艺方法，达到各种不同的生产目的，这是真空应用技术中所研究的主题。 目前，可以说．从每平方厘米表面上有上百个电于元件的超大规模集成电路的制作，到几千米长的大型加速器的运转，从受控核聚变到人造卫星和航天器的宇宙飞行，宣至许多民用装饰品的生产，无一不与真空技术密切相关。 以下内容是：不同真空状态下，根据气体性质的不同所引发出来的各种真空工艺技术的应用概况。 - 1．5 真空技术的应用领域 真空科学的应用领域很广，目前已经渗透到车辆、土木建筑工程、机械、包装、环境保护、医药及医疗器械、石油、化工、食品、光学、电气、电子、原子能、半导体、航空航天、低温、专用机械、纺织、造纸、农业、民用工业以及近年来得到迅速发展的表面科学与纳米科学等工业部门和科学研究工作中。 主要应用有： 1 ． 5 ． 1 真空在输运、吸引、起吊及真空造型等设备中的应用 1．5．2 真空在电真空器件中的应用 出于各种真空器件的工作原理是基于电场、磁场来控制电于在空间的运动借以达到放大