真空獲得和真空鍍膜-張中月

真空與薄膜技術(shù)

真空鍍膜技術(shù)是一種新穎的材料合成與加工的新技術(shù)，是表面工程技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分。真空鍍膜技術(shù)是利用物理、化學手段將固體表面涂覆一層特殊性能的薄膜，從而使固體表面具有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、防輻射、導電、導磁、絕緣和裝飾等許多優(yōu)于固體材料本身的優(yōu)越性能，達到提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長產(chǎn)品壽命、節(jié)約能源和獲得顯著技術(shù)經(jīng)濟效益的作用。因此真空鍍膜技術(shù)被譽為最具有發(fā)展前途的重要技術(shù)之一，并已在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展中展現(xiàn)出有人的市場前景。真空與薄膜技術(shù)

真空技術(shù)：是建立低于大氣壓力的物理環(huán)境，已經(jīng)在此環(huán)境中進行工藝制作、物理測量和科學試驗等所需的技術(shù)。薄膜技術(shù)：是與薄膜制備、薄膜測試等相關(guān)的各種技術(shù)的總稱。真空與薄膜技術(shù)

真空應(yīng)用真空獲得真空測量真空檢漏薄膜物理薄膜制備薄膜表征薄膜器件真空技術(shù)薄膜技術(shù)參考書目：1、超高真空技術(shù)邱愛葉邵健中編著浙江大學出版社1991年8月出版2、半導體薄膜技術(shù)與物理葉志鎮(zhèn)呂建國呂斌張銀珠編著浙江大學出版社2008年9月出版3、薄膜材料-制備原理、技術(shù)及應(yīng)用唐偉忠編著冶金工業(yè)出版社2003年1月出版真空技術(shù)第一章真空物理實例：真空熱阻蒸發(fā)第一節(jié)真空的性質(zhì)一、真空的定義“真空”：譯自拉丁文Vacuo，即是虛無。在指定的空間內(nèi)，低于一個大氣壓力的氣體狀態(tài)，統(tǒng)稱為真空。氣體密度越小，真空度越高。常見的真空應(yīng)用？物理真空：沒有任何實物粒子存在的空間，但是什么都沒有的空間是不存在的。工業(yè)真空：指氣壓比一個標準大氣壓小的氣體空間，是指稀薄的氣體狀態(tài)。二、真空度的定義真空狀態(tài)下氣體稀薄程度稱為真空度，通常用壓力值表示。氣體壓力的本質(zhì)：氣體分子與容器器壁的不斷碰撞？真空的單位：在真空科學的不同學科領(lǐng)域中，由于傳統(tǒng)習慣的差異，采用的壓強單位也不同，目前常用的有以下幾種：(1)毫米汞柱(mmHg):在0C時，1毫米汞柱作用在單位面積的力。1mmHg=13.6g/cm21標準大氣壓(atm)=760mmHg(2)托(Torr):

1Torr=1mmHg(3)帕斯卡(Pa):壓強的國際單位制1Pa=1牛頓/米2=7.5X10-3Torr(4)巴(bar):1bar=105Pa真空的分類四、真空的作用三、真空的性質(zhì)減少蒸發(fā)分子與殘余氣體分子的碰撞抑制反應(yīng)1、降低了氣體的化學活潑性，有利于儲存活性金屬和利用金屬的特性；2、延長了固體表面沉積氣體分子層的時間，有利于分析研究清潔表面和測定氣體層的作用；3、減少了帶電粒子在電場、磁場或電磁場作用下運動的碰撞損失；4、改變了大氣壓下靠分子間相互作用發(fā)生的物理過程，如熱、聲和氣體密度本身等的傳播過程。五、真空技術(shù)的作用真空狀態(tài)下，氣體分子在一定時間內(nèi)碰撞于固體表面上的次數(shù)減少，這將導致其具有一系列新的物化特性，如：熱傳導與對流小氧化作用少氣體污染小汽化點低高真空的絕緣性能好真空技術(shù)的作用：是基本的實驗技術(shù)之一在近代尖端科學技術(shù)，如表面科學、薄膜技術(shù)、空間科學、高能粒子加速器、微電子學、材料科學等工作中都占有關(guān)鍵的地位，其應(yīng)用越來越廣泛。第二節(jié)真空的氣體動力學模型真空環(huán)境是一種低氣壓狀態(tài)，其狀態(tài)方程為：PV=NkT氣體動力學理論能夠解釋真空性質(zhì)與氣壓間的關(guān)系。理論假設(shè)：(1)氣體分子可以用不停地雜亂無章運動的硬球表示；(2)分子間以及分子與真空容器壁之間只發(fā)生彈性碰撞從這些假設(shè)出發(fā)演繹出的許多關(guān)系和準則表明：動力學理論完全能夠解釋氣體的性質(zhì)，甚至預示氣體性質(zhì)。2.1壓強壓強的本質(zhì)：大量雜亂運動分子碰撞容器表面所引起的動量改變率就是氣體對表面的壓強。m：分子質(zhì)量n：單位容積內(nèi)的分子數(shù)：所有分子速度的方均根2.2分子的動能和速度由為使動力學理論與實驗結(jié)果相一致，即：必有：分子的動能：因為質(zhì)量為m，速度為的粒子的動能為：即：動力學理論把氣體分子的平均動能與氣體的絕對溫度聯(lián)系起來了。分子的平均速度：分子間不斷地相互碰撞，使處于穩(wěn)態(tài)的氣體形成確定的速度分布。在平衡狀態(tài)下的單位體積內(nèi)，在球坐標系所確定的速度空間中，速度體積元是：按照統(tǒng)計物理學的Maxwell速度分布定律，處在速度體積元的分子數(shù)為：得到速度間隔內(nèi)的分子數(shù)：這是不考慮速度方向而處在相鄰速度球殼之間的分子數(shù)。按概率密度的定義，有Maxwell速度分布函數(shù)：最概然速率：利用概率密度求平均值的方法，得到氣體分子的平均速度：T=300K時，空氣分子的平均運動速度為460m/s利用概率密度求平均值的方法，得到氣體分子的平均動能：2.3入射到表面的分子數(shù)通常需要知道單位時間內(nèi)轟擊到真空中單位面積上的分子數(shù),即碰壁數(shù)。單位時間內(nèi)同dσ碰撞的速度在v附件dv范圍內(nèi)的分子都以dσ

為底面，vx為高的斜桶內(nèi)。故分子數(shù)為：單位時間內(nèi)同dσ碰撞的各種速度的總分子數(shù)ΔN應(yīng)為分子數(shù)對vx>0和所有vy和vz積分。碰壁數(shù)：泄流2.4平均自由程氣體分子雜亂運動使它們彼此間發(fā)生相互碰撞，分子碰撞之間的平均飛行距離，稱為平均自由程。在穩(wěn)態(tài)下，氣體內(nèi)同類分子間碰撞的平均自由程：:是分子球的直徑常溫、常壓的條件下，空氣分子的有效截面直徑約為0.5nm，此時，其平均自由程約為50nm。表明，在常溫、常壓下，氣體分子的平均自由程是極短的。分子碰撞：隨著氣體壓強或密度的減小，增大，在某些壓強下平均自由程將大于真空容器的尺寸；這時，分子與器壁間的碰撞多于分子間的碰撞，于是氣體經(jīng)過真空系統(tǒng)的流通便是自由分子流。平均碰撞頻率=分子平均運動速度/平均自由程每個空氣分子每秒要經(jīng)歷10^10次碰撞，定向運動的速度很慢。不同壓強下N2的平均自由程、入射到單位面積上的分子數(shù)和單分子層的形成時間壓強(Pa)10510-410-610-810-10n2.7x10192.7x10102.7x1082.7x1062.7x104f2.8x10232.8x10142.8x10122.8x10102.8x1086x10-66x1036x1056x1076x1093x10-19s3s5min8.5hour35dayn=分子數(shù)/cm3,在0C時；f=入射分子數(shù)/cm2,在0C、s-1時；=自由程，cm為單位；=單分子層形成時間，粘附幾率為1第三節(jié)氣體經(jīng)真空系統(tǒng)的流動3.1質(zhì)量流抽真空：就是從容器內(nèi)抽除氣體質(zhì)量；抽氣率：即質(zhì)量流，取決于壓強下降率；質(zhì)量流(或質(zhì)量流率)：若容器內(nèi)起初包含分子質(zhì)量為m的分子數(shù)為N，則抽氣時的質(zhì)量變化率為：質(zhì)量流(或質(zhì)量流率)：氣流率，是一個易測量，氣流率的單位：Pam3s-1因為：所以：定義：質(zhì)量流率與氣流率的關(guān)系式：質(zhì)量流率：氣流率：單位：Pam3s-13.2流導在恒溫下，當存在壓差時，便會發(fā)生氣體經(jīng)小孔或管道的流動。在自由分子流情況下，經(jīng)管道的氣流量Q正比于壓差，即：是比例常數(shù)，與管道的直徑有關(guān)，稱為流導,單位為m3/s流導(C1和C2)的并聯(lián)：流導(C1和C2)的串聯(lián)：流導流導定義式：3.2.1小孔的流導T,P1T,P2兩個大容器靠‘沒有’厚度的直徑遠小于分子平均自由程的小孔相聯(lián)。若此容器充分大，使通過小孔的氣流對容器內(nèi)分子的分布不產(chǎn)生嚴重影響，則在每個容器內(nèi)各處的壓強可以認為是均勻的。截面面積為AT,P1T,P2泄流分子數(shù)：T,P1T,P2設(shè)兩個容器的溫度相同，但一個的內(nèi)壓強大于另一個(如P1>P2),則在穩(wěn)流條件下，單位時間內(nèi)從高氣壓到低氣壓的凈分子流數(shù)為：質(zhì)量流：有：因：得到小孔的流導：即小孔的流導是氣體溫度、氣體種類和小孔面積的函數(shù)。3.2.2管道的流導分子流狀態(tài):分子主要與管壁相碰撞，而分子間則幾乎不碰撞穿過半徑為r、無限長管任何截面的氣流量為：若管道無限長，但仍充分長，則出入口端的影響可以忽略，穿過任何截面的氣流率仍然可以認為是常數(shù)，于是：L是管道長度高本輝，崔素言；真空物理，科學出版社，1983年。則長管道的流導為：T,P1T,P2則短管道的流導為：T,P1T,P2對于出入口端面和管壁面積相比擬的短管，其流導是管道和小孔流導的合成(串聯(lián))。上次課的復習一、真空的定義在指定的空間內(nèi)，低于一個大氣壓力的氣體狀態(tài)，統(tǒng)稱為真空。二、氣體壓力的本質(zhì)：氣體分子與容器器壁的不斷碰撞三、真空的分類：粗真空、低真空、高真空、超高真空和極高真空。105~103、103~10-1、10-1~10-6、10-6~10-12、<10-12四、真空的單位：(1)毫米汞柱(mmHg):1標準大氣壓(atm)=760mmHg(2)托(Torr):

1Torr=1mmHg=133Pa(3)帕斯卡(Pa):壓強的國際單位制(4)巴(bar):1bar=105Pa五、入射到表面的分子數(shù)通常需要知道單位時間內(nèi)轟擊到真空中單位面積上的分子數(shù)，從動力學理論有：六、平均自由程氣體分子雜亂運動使它們彼此間發(fā)生相互碰撞，分子碰撞之間的平均飛行距離，稱為平均自由程。七、氣流的流動狀態(tài)：黏滯流狀態(tài)：紊流狀態(tài)，層流狀態(tài)分子流狀態(tài):分子主要與管壁相碰撞，而分子間則幾乎不碰撞八、不同壓強下N2的平均自由程、入射到單位面積上的分子數(shù)和單分子層的形成時間壓強(Pa)10510-410-610-810-10n2.7x10192.7x10102.7x1082.7x1062.7x104f2.8x10232.8x10142.8x10122.8x10102.8x1086x10-66x1036x1056x1076x1093x10-19s3s5min8.5hour35dayn=分子數(shù)/cm3,在0C時；f=入射分子數(shù)/cm2,在0C、s-1時；=自由程，cm為單位；=單分子層形成時間，粘附幾率為1九、質(zhì)量流率與氣流率的關(guān)系式：質(zhì)量流率：氣流率：單位：Pam3s-1在自由分子流情況下，經(jīng)管道的氣流量Q正比于壓差，即：是比例常數(shù)，與管道的直徑有關(guān)，稱為流導,單位為m3/s十、流導流導(C1和C2)的并聯(lián)：流導(C1和C2)的串聯(lián)：流導流導定義式：小孔的流導：即C0是氣體溫度、氣體種類和小孔面積的函數(shù)。則長管道的流導為：則短管道的流導為：T,P1T,P2T,P1T,P2T,P第四節(jié)真空系統(tǒng)的抽氣4.1抽速抽氣泵是抽除氣體的工具。實際抽氣泵都連續(xù)工作，若進入泵的氣流量恒定，則在泵入口會建立起具有恒定壓強P的穩(wěn)態(tài)。若定義：

氣流量：式中，P1是系統(tǒng)內(nèi)壓強，P2是泵入口處壓強。S0就是泵的抽氣能力，稱為抽速。與管道的直徑有關(guān)，稱為流導,單位為m3/s抽速和流導具有相同的量綱。對于抽氣泵來說，抽速S0在整個工作壓強范圍內(nèi)為恒值，這是一個很有用的特性。進入泵的氣流量為：容器內(nèi)的抽速為：管道內(nèi)的氣流量為：從這些方程消去Q、P1和P2，得：結(jié)論：若泵經(jīng)流導C聯(lián)接到真空容器，則容器獲得的抽速必定減小。

1.對于任何給定的流導C，泵抽速S0無論選擇何值，容器內(nèi)獲得的最大抽速S都不會超過C(m3/s)。

2.只有當泵與容器直接結(jié)合時，即C=∞，才能全部利用泵的抽速（S=S0）。

3.當流導C等于泵的抽速S0時，容器內(nèi)獲得的抽速僅為泵抽速之半，即S0/2。

4.2抽氣率真空容器內(nèi)氣體質(zhì)量的變化率等于單位時間內(nèi)進入和離開的氣體的質(zhì)量之差：下標i和o分別表示進入和流出。對于恒定容積的真空系統(tǒng)：物質(zhì)不滅定律與物質(zhì)不滅定律等價的數(shù)學式：在T、m恒定時假定Qi是常數(shù)，P0為初始壓強，則有：容器內(nèi)壓強將以時間常數(shù)V/S指數(shù)下降。t→∞時容器的的極限壓強：上式具有深刻的物理意義，是真空技術(shù)的基本關(guān)系式。4.3抽速、氣體流入量和真空度容器的極限壓強：極限真空度與抽速S和氣體流入量Qi有關(guān)！理想泵：實現(xiàn)抽速S最大的泵！此時所有轟擊泵表面的分子將永久地停留在泵表面上。？最大抽速是多少？入射到單位面積的氣流量：為單位時間內(nèi)轟擊到真空中單位面積的分子數(shù)：按抽速定義()，理想泵單位面積的抽速為：室溫下氮氣時的最大抽速為100m3/s。在理想泵下，氣體流入量與真空度間的關(guān)系Chamberpump考察容積為1m3的容積，在其一個面上有一塊面積為0.01m2的理想抽氣泵。R.T.,N2的最大抽速為100m3/s。因此，在容器內(nèi)可獲得的最大抽速為：0.01m2x100m3/sm2=

1m3/s利用容器的極限壓強：內(nèi)任何極限壓強值所許可的氣體流入量值：,可以計算容器(Pam3s-1)

(Pa)真空度103103粗真空11中真空10-410-4高真空10-910-9超高真空由此可見：使用最好的抽氣泵時，真空容器達到粗真空與超高真空之間主要差別是后者的氣體流入量比前者小12個量級。

理想泵的抽速不可能達到：實際上不可能制成能使氣體分子永久地停留的理想表面。

液氮冷卻的表面可以近似為理想表面，能夠制成冷凝抽氣泵，冷凝容易凝結(jié)的氣體，但是不能冷凝He、H2和Ne等不易凝結(jié)的氣體。

正確的選擇泵或泵組的類型，達到需要的極限壓強，是真空系統(tǒng)制造的基本問題。第五節(jié)真空系統(tǒng)內(nèi)的氣體源經(jīng)容器壁的泄漏虛漏蒸發(fā)表面出氣體出氣滲透分解真空系統(tǒng)內(nèi)的氣體源高能粒子轟擊出氣5.1經(jīng)容器壁的泄漏大多數(shù)固體材料在沒有缺陷時是不會漏氣的，漏孔往往出現(xiàn)在兩塊不同材料或不同材料之間的真空密封接頭處。漏源：真空容器壁上如有小孔，大氣就會漏入容器內(nèi)。必須減少漏孔的尺寸和數(shù)量，使總的氣體流入量小于或等于抽速與壓強的乘積。

檢測：氦檢漏儀能夠非常靈敏地檢測出影響真空系統(tǒng)達到超高真空的漏孔。最小可檢測的氦氣流入量是10-12Pam3/s(Pam3s-1)

(Pa)真空度10-410-4高真空10-910-9超高真空對于上面這個例子，漏氣率為10-12Pam3/s比達到超高真空允許的水平低三個量級，因此，氦檢漏試驗?zāi)軌蚍浅ｌ`敏地檢出影響真空系統(tǒng)達到超高真空的漏孔。

對策：利用永久密封技術(shù)和可拆密封技術(shù)盡量減少漏孔的尺寸和數(shù)量，使總的氣體流量小于或等于抽速與壓強的乘積。由于壓差、振動和熱脹等因素在接頭內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變，可能會使接頭損壞。5.2虛漏來源：疏松的結(jié)構(gòu)物質(zhì)以及材料內(nèi)部的花紋、氣孔和裂縫等，在大氣存放時會儲存氣體，抽真空時會形成虛漏源。

實例：真空系統(tǒng)的螺釘擰入盲孔，就會有以小體積的大氣儲存在孔內(nèi)。當對容器抽氣時，這部分氣體就沿螺釘螺紋形成的螺旋形狹縫漏入真空系統(tǒng)內(nèi)。氣流量受狹縫流導和壓強差所控制。最后，當所有氣體漏完后便不再有漏氣量了。

本質(zhì)：虛漏的問題，并不是限制系統(tǒng)的極限壓強，而是達到極限壓強要花很長的時間，這個時間嚴重地依賴于儲存氣體的體積和狹縫流導。

對策：元件或部件的正確設(shè)計往往能避免這種虛漏。假設(shè)儲存氣體的體積為10-6m3，狹縫流導是10-2m3s-1，則除氣時間為：約10天5.3蒸發(fā)

定義：當固體或液體的任一原子或分子的動能足以克服其結(jié)合能時，就有粒子逸出而成為氣體，這個過程稱為蒸發(fā)。實事：由于粒子能量雜亂分布,總會有一些粒子具有足以逸出的能量，因而蒸發(fā)在任何瞬時都可能發(fā)生。事例：若固體或液體處在隔離周圍氣體的密閉容器內(nèi)，則所有蒸發(fā)出來的氣體粒子將聚集在容器內(nèi)，聚集氣體的密度和壓強都將增大。因此，單位時間內(nèi)氣體分子轟擊到真空中單位面積上的速率，從動力學理論有：可以預料：容器內(nèi)氣體的壓強會升高到一平衡值PV,這時單位面積的蒸發(fā)率等于分子的返回率；此時，得到平衡時的蒸發(fā)率W：平衡態(tài)單位面積的蒸發(fā)率等于氣體分子的返回率

飽和蒸汽壓平衡蒸汽壓PV也稱為飽和蒸汽壓，簡稱蒸汽壓。容器中的液體分子跑到空間去的現(xiàn)象蒸發(fā)空間中的氣體分子返回液體內(nèi)去的現(xiàn)象凝結(jié)在一定溫度下，單位時間內(nèi)蒸發(fā)與凝結(jié)的分子數(shù)相等，蒸發(fā)處于飽和狀態(tài)，此時容器的壓力飽和蒸汽壓。飽和蒸汽壓PV的表達式可以從Clausius-Clapeyron熱力學關(guān)系導出：式中a和b是隨材料而異的常數(shù)。

相同的物質(zhì)，飽和蒸汽壓隨溫度的上升而增大。

相同溫度下，物質(zhì)的飽和蒸汽壓越高，該物質(zhì)的蒸發(fā)能力越強。

在超高真空下，所有物質(zhì)的平衡蒸汽壓都遵循這個規(guī)律；且PV與真空氣壓P無關(guān)。因為蒸發(fā)率W

只與具有足夠能量逸出的分子數(shù)有關(guān)，所以W的值與表面上方的壓強無關(guān)。蒸發(fā)到真空的速率應(yīng)該是常數(shù)，它只與溫度和物質(zhì)的本性有關(guān)，即：從蒸發(fā)物質(zhì)單位面積上出來的凈流量為：是表面上的蒸汽壓。當這流量與蒸發(fā)物質(zhì)表面積乘積提供的氣體負載等于抽氣速率時，真空系統(tǒng)將受蒸發(fā)過程所限制。5.4表面出氣氣體分子與固體表面碰撞氣體分子被隨即彈回（少數(shù)時）

滯留一段時間后離開到與入射無關(guān)的方向上去（多數(shù)時）吸附：氣體分子的滯留過程。解吸：氣體分子離開表面的過程。物理吸附化學吸附物理吸附：分子間的VanderWaals吸引力。化學吸附：氣體分子在表面上分解后產(chǎn)生的原子與表面粒子化學反應(yīng)形成的化學鍵引起的。都可以把氣體分子看成是由約束能E吸附于表面上，E為1摩爾氣體分子從氣相想轉(zhuǎn)變?yōu)槭`態(tài)時所釋放出的能量。

若要使分子解吸，則應(yīng)給與吸附時放出的能量使之激活，故E也稱為解吸激活能。在任何時候，表面出氣就意味著表面的吸附氣體層沒有與“氣相”的氣體相平衡。如果升高表面溫度，比如對腔壁表面進行烘烤，則能減少對到達平衡狀態(tài)所需的時間。由于固體表面粒子的熱運動，束縛分子總有可能經(jīng)過碰撞而獲得激活能。這是一種瞬變現(xiàn)象，達到平衡時此現(xiàn)象便中斷，達到平衡的速度較快。5.5體出氣上節(jié)沒有考慮到表面以下材料對出氣的影響。實際上，塊材在其加工和處理時，或又在其暴露大氣期間，材料體內(nèi)總會吸收氣體，所以塊材在抽真空時會出現(xiàn)體出氣。對于體出氣，我們同樣可以通過烘烤，使塊材溫度升高，出氣率增大，從而減少達到指定壓強所需的抽氣時間。5.6滲透

來源：腔體兩側(cè)的氣壓不同造成的濃度梯度差引起滲透。

通常，對于大多數(shù)氣體-固體組合來說，室溫下的滲透并不太重要，但是氦與某些玻璃的組合要例外。

然而，當真空殼體溫度升高以減小表面和體出氣時，卻增加了滲透進入真空系統(tǒng)的氣流量。5.7分解金屬材料表面或多或少存在一層氧化膜，在真空內(nèi)氧化物的分解也是一種氣體來源；而且氧化物一般比較疏松，其內(nèi)儲存有少量氣體，在真空內(nèi)它們是虛漏源。除此之外，真空系統(tǒng)內(nèi)的其他化合物，例如氮化物、氫化物和碳氫化合物等，都可以在一定的溫度下分解產(chǎn)生氣體，并且可能成為超高真空系統(tǒng)極限壓強的限制因素。5.8高能粒子轟擊出氣高能粒子電子光子重粒子質(zhì)子中子離子原子轟擊表面解吸吸附在表面的氣體引起表面物質(zhì)的濺射也是超高真空的氣體源應(yīng)用實例：輝光放電氬離子轟擊真空容器表面除氣；電子轟擊電極表面和電極塊除氣；重粒子對材料表面濺射剝蝕和清潔表面；重粒子對材料表面摻雜和刻蝕；等等?；钚越饘贋R射粒子沉積過程中的吸附抽氣；真空技術(shù)第二章真空泵極限壓強：由第一章知識：當氣體流入量Qi恒定時，每降低系統(tǒng)的極限壓強Pult一個量級就要提高抽速S一個量級！泵的實際抽速小于理論抽速，而且只工作在一個有限的壓強范圍內(nèi)要選用合適的泵/泵組對系統(tǒng)抽氣。機械泵：Pult

10-2Pa；低真空擴散泵/分子泵—機械泵組：Pult

10-6Pa；高真空離子泵、吸附泵和低溫冷凝泵等：Pult

10-8Pa；超高真空

主要工具第一節(jié)機械泵

利用機械運動使工作室的容積周期性地擴大和壓縮實現(xiàn)抽氣！1.濾網(wǎng)2.擋油板3.泵油4.旋片5.旋片彈簧6.空腔7.轉(zhuǎn)子8.油箱9.排氣閥門10.彈簧板工作原理：波意爾—馬略特定律抽氣過程當轉(zhuǎn)子由(a)轉(zhuǎn)向(b),空間S不斷變大,氣體通過進氣口C被吸入；(i)(ii)當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到(c)時，空間S與進氣口C被隔開；(iii)當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到(d)時，氣體被壓縮，壓強增大，氣體沖開出氣口的單向閥排出泵外；abcd性能參數(shù)：抽氣速率、極限真空度1.抽氣速率（抽速）理論抽速：機械泵工作時單位時間內(nèi)所排出的幾何容積。抽氣機銘牌上給的抽速。系數(shù)2表示機械泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)吸氣排氣各兩次；ω為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；ΔV為泵體封閉腔的容積。理論抽速是當進氣口處于大氣壓時的抽速，實際抽速要小于理論抽速。例如，泵的轉(zhuǎn)速為800r/m，ΔV=1/4L，則Sth=400L/min。=6.7L/s。2.極限真空度

抽氣一段時間后，真空度達到一定值，氣體雖經(jīng)壓縮，但壓強不夠大，沖不開單向閥，就排不出去，形成極限真空。限制因素a.有害空間(即定子和轉(zhuǎn)子接觸點處與出氣口之間的一小塊空間),氣體不可能全部排出。b.機械泵油有一定的飽和蒸汽壓，在常壓下溶解一定的氣體，當周圍氣壓降低或溫度升高時會產(chǎn)生氣體。幾個注意事項：第一，機械泵工作過程中，轉(zhuǎn)子快速轉(zhuǎn)動，各接觸點都存在摩擦。因此，整個泵體必須浸沒在機械泵油中，起到密封潤滑和冷卻的作用。泵油的性能對極限真空有重大影響，要選擇室溫飽和蒸汽壓低、不含揮發(fā)物質(zhì)而且具有適當粘度的泵油。第二，由于被抽氣體在泵內(nèi)壓縮，氣體中的蒸汽會因為壓縮凝結(jié)成液體，而無法排出泵外。所謂氣鎮(zhèn)，就是安裝在排氣口的一個滲氣漏閥，在氣體尚未壓縮之前向泵內(nèi)滲入少量氣體，協(xié)助打開單向閥，讓蒸汽在凝結(jié)之前排出泵外。但氣鎮(zhèn)的使用會降低系統(tǒng)的極限真空，所以只適合在抽氣的初始階段打開。第三，機械泵停機后，泵內(nèi)外壓強差很大，要防止“回油”現(xiàn)象。為此，停機后需將進氣口與大氣接通；或者在進氣口接上電磁閥，停機時，電磁閥斷電靠彈簧作用轉(zhuǎn)向接通大氣。第四，機械泵的種類有很多，在薄膜技術(shù)當中，主要使用的是上面介紹的油封旋片式機械真空泵。它是一種低真空泵，單獨使用時可獲得粗低真空，在真空機組中通常作前級泵。第二節(jié)擴散泵依靠蒸汽流輸送氣體從而獲得高真空的真空泵。1.蒸汽流2.蒸汽流導管3.氣相加熱器4.水管5.前置擋油板6.分餾槽7.加熱器8.接機械泵9.接被抽容器10.氣體11.鼓形泵殼12.泵液以擴散油為工作液的稱為油擴散泵，擴散泵油選用分子量大、飽和蒸汽壓低，較濃稠的油。①泵油用電爐加熱后，產(chǎn)生高速蒸汽流(速度可達200∽300m/s)。②噴口周圍壓強降低，氣體隨即向噴口擴散，并隨油蒸汽一起向下運動。油蒸汽被冷卻水冷卻回到泵底回收利用，釋放出來的空氣分子向噴口下方集結(jié)。③④經(jīng)過三級噴口的逐級作用，進氣口的空氣分子被趕到出氣口，最終被機械泵抽走。性能參數(shù)：極限真空度、抽氣速率和返油率在噴口處，油蒸汽速率可表示為：式中，M是油蒸汽分子量。由此，按照擴散理論推導出的擴散泵的極限壓強為：Pf是前級真空壓強；n是油蒸汽分子密度；L是蒸汽流擴散長度；擴散泵的極限壓強：配備性能良好的前級真空泵對于提高擴散泵的極限真空度是至關(guān)重要的。擴散泵的極限真空還取決于擴散泵油的性質(zhì)。對于同一個擴散泵，使用3號擴散泵油（石油烴），極限真空為10-5Pa。如改用275號硅油，則可達10-7Pa！可見選擇泵油的重要性。幾個注意事項：第一，在擴散泵工作過程中，油蒸汽會向被抽容器返流。這不僅影響系統(tǒng)極限真空，還會玷污真空容器壁，影響薄膜質(zhì)量。因此，要在進氣口出安上冷凍擋板或液氮冷阱，以減少返油，獲得10-8∽10-9Pa的超高真空。第二，擴散泵不能單獨工作，一定要用機械泵做前級泵，并使系統(tǒng)抽到10-1Pa量級時才能啟動擴散泵。否則會引起泵油的氧化！第三，牢記先通冷卻水，后加熱。結(jié)束時則應(yīng)先停止加熱，冷卻一段時間后才能關(guān)閉。第三節(jié)分子泵

通過高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片，不斷對氣體分子施以定向的動量和壓縮作用而獲得高真空、超高真空的一種機械真空泵。1.動片2.定片3.進氣口4.軸5.軸承6.排氣口結(jié)構(gòu)特點：①由一系列動、靜相間的葉輪相互配合組成。