Grunnleggende kunnskap om vakuum

Grunnleggende kunnskap om vakuum

IKS PVD, pvd støvbelegg utstyr produksjon, kontakt oss nå, for å få mer informasjon om vakuum belegg.

.

Fysisk dampavsetning (PVD) teknikker, som fordamper, sputtering og ionavsetning, kan bare realiseres under vakuumbetingelser.

Utarbeidelsen av moderne tynnfilmmaterialer, enten fysisk dampavsetningsteknologi (PVD) eller kjemisk dampavsetningsteknologi (CVD), involverer gassfasegenerering, transport, reaksjon, kondensering, avsetning og andre prosesser under vakuumbetingelser. Derfor presenteres grunnleggende kunnskap om vakuum involvert i fremstilling av tynne filmer kort i dette papiret.

Grunnleggende kunnskap om vakuum

Ved hjelp av ekstern kraft for å fjerne gassmolekylene i et bestemt lukket rom, slik at trykket i rommet er mindre enn ett atmosfæretrykk, blir gassens fysiske tilstand kalt vakuum.

I 1643 viste Torricellis berømte atmosfæriske trykkforsøk for første gang eksistensen av vakuum, en lavtrykks, tynn gass fysisk tilstand og oppnådde definisjonen av atmosfærisk trykk (trykket generert av en 76 mm kvikksølv kolonne er definert som 1atm) og grunnlaget for vakuummåling.

Vakuumgraden er representert ved trykket av gassen, og den første vakuumgraden er mmHg (1atm = 760mmHg).

I 1958, til minne om Torricelli, ble de fire første bokstavene i hans navn Torr brukt til å erstatte mmHg som vakuumgradenhet (1 torr = 1 mmHg).

Centimeter-gram-sekund (CGS) systemet ble også vedtatt, med bar som enhet (1bar = 1 x 105Pa) og mer vanlig mbar (1mbar = 100Pa).

For tiden, med standardiseringens fremgang, er det internasjonale system av enheter (SI-system, nemlig MKS-systemet) gradvis rådende, og vakuumgraden tar Pa som enhet (1atm = 1.013 * 105Pa).

Husk at vakuumet i parenteser vanligvis konverteres til enheter, og mor trenger ikke å bekymre seg for at jeg blir forvirret av de forskjellige enhetene i litteraturen.

Vakuumoppkjøp

For eksempel, når du drikker en drink gjennom et strå, er prinsippet at vi suger luften i halmen og lager et vakuum inne i halmen (trykket inne i halmen er mindre enn det ytre atmosfæriske trykket). Under påvirkning av trykkforskjell, trykker vi drikke i kanen inn i munnen vår gjennom halmen.

På samme måte, når du lager moderne tynnfilmmaterialer, kan det nødvendige vakuumet også "suges" bort fra luften som er deponert i rommet ved hjelp av en enhet som vi kaller en vakuumpumpe.

Ifølge vakuumpumpens arbeidsprinsipp kan det deles inn i to kategorier: Gasstransportpumpe (gass blir stadig innåndet og utladet ut av vakuumpumpen for å oppnå formålet med eksos) og gassoppfangingspumpe (ved hjelp av aktivert karbon og andre inspirerende materialer og kaldkildeapparat som skal suges vekk av gassmolekyler i pumpeplassen). I henhold til vakuumpumpens driftstrykkområde kan det deles inn i pumpens første trinn (høyt starttrykk) og etter pumpens stadium (lavt starttrykk).

Utseendet og den interne strukturen til rotasjonsvingen mekanisk pumpe er vist i figur 1. Det er en slags gass transport pumpe, som kan fungere direkte fra atmosfærisk trykk. Det er en vanlig front-trinns pumpe.

Figur 1 mekanisk pumpeutseende og indre strukturdiagram

Arbeidsprinsippet til den mekaniske pumpe er å bruke rotasjonen av rotoren til de mekaniske bevegelige delene på det eksentriske hjulet for å oppnå formålet med inspirasjonskompressionsutblåsning, som vist i figur 2 (de grå prikkene i figuren representerer luften ).

FIG. 2 skjematisk diagram over arbeidsprinsipp for mekanisk pumpe

Turbomolekylær pumpe er en slags høyhøydepumpe generert av moderne vakuumteknologi for kravene til oljefri og høyvakuummiljø. Det er en slags gasstransportpumpe. Imidlertid er det første arbeidstrykket som kreves for å være mindre enn 1Pa. Dens utseende og indre struktur er illustrert i figur 3.

FIG. 3 utseende og indre struktur av turbine molekylær pumpe

I turbinens molekylpumpe er flertrinnsrotorer og statorer med forskjellige rotorer og statorer interlaced, og rotorbladets hastighet er opptil 20000 ~ 60000 k / min. Gassmolekylene som transporteres fra det øvre bladet blir komprimert videre til den nedre under påvirkning av det nedre bladet, det vil si at kinetisk energi overføres kontinuerlig til gassmolekylene gjennom kollisjon, og gassmolekylene vil bli komprimert og utladet trinnvis ved trinn etter å være utstyrt med kinetisk energi, som vist på fig. 4.

FIG. 4 arbeidsprinsipp for turbinemolekylpumpe

Det er verdt å nevne at i prosessen med å forberede filmen ikke kjører molekylpumpen direkte, fordi det er lett å bli skadet i lavvakuum (mer atmosfæriske molekyler). Det ble funnet at sjefen kritiserte små, i tilfelle den molekylære pumpe burst skade på egen hånd kan ikke være kostnadseffektiv. Så det er viktig å huske å åpne den mekaniske pumpe og annen forstadiumpumpe, for å oppnå en viss grad av vakuum før bruk av molekylpumpen.

Vakuummåling

For å forstå vakuumgraden (lufttrykk) i avsetningskammeret i sanntid, er det nødvendig med en vakuummåler (vakuummåler) ved fremstillingen av filmen.

I henhold til prinsippet om vakuumgraderingsmåling kan den deles i absolutt vakuummåler (direkte bestemme trykkverdien i et bestemt rom) og relativ vakuummåler (første måling av andre fysiske mengder relatert til trykket, etter konvertering for å oppnå trykkverdien ). Fordi vakuummåler er lett å måle, brukes det ofte til å måle vakuumgraden av filmdeponering.

Som nevnt ovenfor har vakuumpumpen strenge krav til vakuumområdet, tilsvarende forskjellige vakuumgrader, må bruke forskjellige vakuummålere til å måle.

Pirani vakuummåler brukes ofte til lavvakuummåling, noe som er en forbedret form for termoelement vakuummåler. FIG. 5 er et skjematisk diagram over arbeidsprinsippet. Det er to sett med filamenter i røret. Når de to filamentgruppene blir energisert og oppvarmet, er varmetabellhastigheten på filamentet også forskjellig på grunn av forskjellen i luftens tynnhet. Derfor vil motstanden til de to filamentgruppene være forskjellige på grunn av temperaturforskjellen, og strømmen som strømmer gjennom filamentet vil også endre seg tilsvarende. På grunn av det faste lufttrykket ved referanseenden, forblir filamenttemperaturen, motstanden og strømmen på referanseseksjonen uendret, slik at vakuumgraden i hulrommet som skal måles, kan oppnås ved sammenligning.

FIG. 5 skjematisk diagram av pirani vakuummålerens arbeidsprinsipp

Målefeltet for høyvakuum vedtar ioniseringsvakuummåler, som må brukes sammen med pirani og andre lavvakuummålere. Joniseringsvakuummåleren består hovedsakelig av tre elektroder: katode (filament), anode og ionsamler. Dens arbeidsprinsipp er vist i figur 6. Elektroner som sendes ut fra den varme katoden akselererer til rutenettet, kolliderer med og ioniserer molekyler av gassen i deres vei. Når elektroner gjenspeiler seg for å øke hastigheten og decelerere, vil de etter hvert bli fanget ved poletretting. I prosessen med elektronisk gjengjennomstrømning vil gassmolekylene joniseres kontinuerlig, og gassioner vil fly til ionopsamlingspoler for å danne sløyfestrøm. I tilfelle av fast katodemissionsstrøm og fastgass-type vil ionstrømintensiteten bare avhenge av trykket av ionisert gass, og vakuumgraden i avsetningsrommet kan omdannes ved ionestrømintensiteten.

FIG. 6 skjematisk diagram av arbeidsprinsippet for ioniseringsvakuummåler

Gjennom introduksjonen av denne artikkelen tror vi at vi har den mest grunnleggende forståelsen av definisjonen av vakuum, konvertering av forskjellige enheter, og oppkjøp og måling av vakuum.