研究性实验考试(BIPT)

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1、********鯨京兀谕化工常院BeijingInstituteofPetrochemicalTechnology物理研究性学习结课作业院（系、部）：姓名：班级：指导教师签名2012年11月18日•北京请在12月1Fl之前把答案的电子版发送到我的邮箱(zhaochang@bim.edu.cn).1.通常用什么仪器获得真空，其原理是什么？各种不同仪器能够到达的极限真空大致在什么范围？(至少举出3个例子)按气体压强大小的不同，通常把真空范围划分为：低真空1X105〜lX102Pa,中真空IX102-1XIO-lPa,高真空1

2、X10-1〜lX10・5Pa,超高真空1X10-5-1X10-9Pa,极高真空1X10-9Pa以下1O—io1O—810—6；工0—410—2io°；1O2:IO4Pn机就i(1)旋片式真空泵的工作原理是一种油封式机械真空泵。其工作压强范围为760〜0.01Torr属丁•低真空泵。它可以单独使用，也可以作为其它高真空泵或超高真空泵的前级泵.(2)水环式真空泵(液环真空泵)工作原理：水环真空泵它是--种粗真空泵，它所能获得的极限真空为2000~4000P“，串联大气喷射器可达270~670P“。水环真空泵也可用作压缩机，称

3、为水环式压缩机，是属于低压的压缩机，其压力范围为1〜2X105Pa表压力。(3)罗茨真空泵的工作原理：罗茨真空泵在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，市传动比为1的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间，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。由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、屮真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除取决于泵本身结构和制造秸度外，还収决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空度，可将罗茨泵串联使用。罗茨真空泵的转速可高达3450〜41

4、00转/分;抽气速率为30〜10000升/秒(1升=10-3米3)；极限真空：单级为6.5x10-2帕,双级为1x10-3帕。2.通常用什么仪器测量真空，叙述其原理？总述：绝对真空计：直接测量气体的压强，如U型管气压计。相对真空计：利用物理规律间接测量气体压强，如热偶规管、电离规管。U型管气压计水银U型压力计构造简单，无需校准，可以在压力不太低时使用。一般压力计一端封闭，另一端接入真空系统，封闭端为真空，这样床力计可育•接指示总床力，两边水银柱的高度差即为总床力。对于精密工作则需进行温度修止。对于床力较低（低于lOOOP

5、a）的测量，油圧力计比水银压力计更精确。热偶规管热偶规管量程范围是l-lO'W或者l（）2・10“Pa,川于测量低真空。电离规管的量程范围是10'3-10_7torr或者10_,-10_5Pa宅伏衣电离规管电子在电场屮飞行时，若与气体分子碰撞，将以一定的儿率发生电离，产生正离子和次电子,电子在飞行中产生正离子的儿率在i定温度下正比气体压强，因此可以根据离子流的人小测暈真空度。PH板A（正电位》1.离子束溅射镀薄膜设备的原理？离子束刻蚀分为物理离子束刻蚀和反应离子束刻蚀。（Ga原子量69.72）,当高能束轰击样品时，动量会

6、传递给样品中的原子或者分子，产生溅射效应。选择合适的离子束流，可以对不同材料的样品实施告诉微区刻蚀。利川聚焦离子朿可以对纳米级材料如，氧化锌纳米带进行加工，可以在光纤上刻蚀周期结构图案。如将一些卤化物气体直接导向样品表面，在离子束轰击下，可以实现增强刻蚀：高能离子朿将气体等离子化•活化，这些基团与样品物质发牛化学反应后的物质是易挥发性的，当脱离样阳表面时，就被真空抽走了。反应离子刻蚀技术在刻蚀速率，材料的选择性，深孔测雄的垂直性商，都比物理离子束刻蚀有大幅度提高1.离子束溅射镀膜设备的优缺点是什么？更适合做什么薄膜材料?

7、离子束溅射的优点1、溅射镀膜是依靠动量交换作用使固休材料的原子、分子进入气相，溅射出的平均能量10eV,高于真空蒸发粒子的100倍左右，沉积在基体表血上Z后，尚有足够的动能在基休表而上迁移，因而薄膜质量较好，与基体结合牢固。2、任何材料都能溅射镀膜,材料溅射特性差别较其蒸发特性差别小,即使是高熔点材料也能进行溅射，对于合金、靶材化合物材料易制成与靶材组分比例相同的薄膜，因而溅射镀膜的应川非常广泛。3、溅射镀膜中的入射离子一般利用气体放电法得到，因而其工作压力在10-2Pa-10Pa范围,所以溅射离子在飞到基体之前往往已与

8、真空室内的气体分子发生过碰撞，其运动方向随机偏离原来的方向，而H溅射一般是从较人靶表面积屮射出的，因而比真空镀膜得到均匀厚度的脱层，对于具有勾槽、台阶等镀件，能将阴极效应造成脱厚差别减小到可以忽略的程度。但是，较高压力下溅射会使膜中含有较多的气体分子。4、可以使离子朿精确聚焦和扫描，在保持离子朿特性不变的情况下，可以