薄膜物理课件文字

《薄膜物理课件文字》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章真空的基本知识§1.真空的定义、单位和真空区域的划分1.真空的定义气体的压强低于一个标准大气压的气态空间一标准大气压：g=980.665cm/s2T=273K时，760mm水银柱高所施加的压强平衡状态下，气体宏观参量的重要关系式：P=nKTP=压强(Pa)2.真空的单位：(1)帕(Pa)1Pa=1N/M2=10达因/cm2(2)乇(torr)(3)mmHg(4)µbar(微巴)orbar1torr=1mmHg=133.3Pa1Pa=0.75×10-2torr=10达因/cm21µbar=1达因/cm2=0.1Pa3.真空区域的划分

2、(1)粗真空：1×105Pa>P>1×103Pa(大约10torr)(2)低真空：1×103~1×10-1Pa(3)高真空：1×10-1~1×10-6Pa(4)超高真空：<1×10-6Pan<1010个/cm3，不少高科技器件或材料只能在超高真空下才能获得§2.稀薄气体的基本性质1.气体的三种速率表达式最可几速率：算术平均速率：26均方根速率：2.平均自由程的定义：气体两次碰撞之间所走路程的统计平均值a)考虑到其它气体分子在运动，及气体速率有一定分布，作如下修正：§3.气体的输运1.抽真空过程中气体流动的三个过程(1)初始阶段(气压较高、

3、流速较大)出现湍流，起作用的是气体的惯性力(2)气压较低时：粘滞性流动—各层速度不同，起作用的是层间相互摩擦力(3)气压更低：分子性流动—分子间相互摩擦可忽略，流动完全有分子与器壁碰撞，即：湍流-粘滞性流动-分子性流动2.气体量，流量及其表达式(1)定义：气体量：气体体积×压强，即PV，单位：牛·米-2·米3=牛顿·米流量Q：单位时间流过的气体量Q=PV/t=牛·米/秒(2)流量表达式：(长圆管道情况)a)粘滞性流动时：第2章真空的获得§3机械泵1.机械泵的Pu:5*10-4乇机械泵的用途：抽低真空；扩散泵、分子泵的前级真空泵机械泵的结构

4、：由工作室、进气管、排气阀、油腔、气镇阀、马达构成 工作室包括：定子、转子、旋片旋片装于转子上并将定子分成三部分：吸气空间；膨胀压宿空间；排气空间。262工作原理：（见原理图）利用转子及其上的旋片的高速旋转使分成三部分的各泵腔容积发生周期变化来完成吸气和排气。 8．使用的注意事项•在新场所首次使用前需检查马达转向•停泵时注意对泵放气防止反油•需水冷的泵使用时需水冷•用油正确，油量合适§3.扩散泵抽速：几百到几千L/sec。极限真空：10-7Torr特点：抽速大，寿命长，易维修。缺点：有油蒸气污染;操作不当会意外返油，使真空系统造成严重污染

5、。用途：作次级泵，静态和非常适合于动态真空系统中使用。工作压强：10-2Torr以下工作机理：1）在真空条件下,工作液体被加热器加热，产生蒸汽；2）蒸汽从喷嘴向下、向外高速喷出成伞状；3）从入口处扩散进来的气体被蒸汽裹入，产生向下的动量；4）带有气体的蒸汽以超音速喷向泵壁；5）蒸汽和气体混合物与水冷的泵壁接触，蒸汽被冷凝，再进入加热器；裹夹的气体分子仍以获得向下的高速运动，在底部被前级泵抽走。8.  扩散泵的使用注意事项（1）样品室及扩散泵用机械泵抽到10-2乇才能加热泵油（2）加热扩散泵前应先开冷却水（3）扩散泵工作时始终必须有冷却水和

6、机械泵（4）要用扩散泵抽样品室前，样品室真空度不低于10-2乇26（5） 扩散泵下部冷后才能停水、关机械泵（6） 泵油量、水量合适，加热功率正确§4.吸附泵:（1）极限真空与用途:1x10-2乇；10-4乇（双泵接力时）；无油沾污低真空抽气。（2）吸附泵的结构:（3）抽气原理:（4）分子筛的特点:（5）吸附泵的使用:§5.泵升华抽速：10~107L/sec。极限真空：10-5–10-6Pa(水冷);10-9Pa(LN2);优点：抽气速度快。缺点：对惰性气体基本不起作用;间断性运行；用途：快速提升真空度时用；次级泵。升华泵的使用:l   真

7、空度低于10-4乇才能启用l    加温1200-1500度，不能超过1600度l   因Ti储量有限，不作主泵用，而与其他泵联合使用l     为省Ti，超高真空时采用间断升华工作原理:升华泵的特点：活性气体抽速很大107L/S，惰性气体抽速很小，寿命取决于灯丝及Ti储量。§6.升华离子泵（1）   Pu=10-12乇（2）   结构：比升华泵多一套使气体电离定向加速系统（电离器）26（3）  工作原理:课堂讲解（4） 特点：抽速比升华泵大；解决升华泵抽惰性气体差的问题缺点：高温元件多，易损坏，电源较多§7.溅射离子泵抽速：1~500L

8、/sec。极限真空：<10-11Torr。特点：安静，不将气体排除到真空系统外。用途：静态真空系统超高真空的维持，次级泵。工作压强：<10-4Torr。工作原理：1）DC高压（几千伏）使得阴阳