真空鍍膜實(shí)驗(yàn)報(bào)告

近代物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告真空鍍膜班級(jí)物理學(xué)號(hào)姓名時(shí)間2011年3月16日【摘要】本實(shí)驗(yàn)在完成真空獲得后對(duì)玻璃片進(jìn)行鍍膜，從而了解真空鍍膜的原理和操作步驟。同時(shí)，復(fù)習(xí)了上學(xué)期真空獲得實(shí)驗(yàn)的儀器操作步驟和注意事項(xiàng)，并且鍛煉了分析問題和解決問題的能力?！娟P(guān)鍵詞】真空獲得、鍍膜【引言】隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，真空鍍膜技術(shù)飛速進(jìn)步，日益完善。真空鍍膜技術(shù)已從以真空熱蒸發(fā)法為主要手段的情況發(fā)展成包括電子束加熱蒸發(fā)、濺射、離子鍍、激光蒸發(fā)以及各類化學(xué)氣相沉積等許多各具特色的高新技術(shù)在內(nèi)的新的科學(xué)。真空鍍膜技術(shù)已成為光學(xué)儀器、激光技術(shù)、光電子技術(shù)、半導(dǎo)體器件技術(shù)、照明工程、建筑材料、光纖通訊、薄膜超導(dǎo)、計(jì)算機(jī)及聲像產(chǎn)品的光磁薄膜記錄等諸多高新技術(shù)的重要支柱之一，它早已滲透到科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域和生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè)，以其特有的，往往是不可替代的工藝技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。【正文】一、實(shí)驗(yàn)原理真空鍍膜是將固體材料置于真空室內(nèi)，在真空條件下，將固體材料加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的原子或分子能自由地彌布到容器的器壁上。當(dāng)把一些加工好的基板材料放在其中時(shí)，蒸發(fā)出來的原子或分子就會(huì)吸附在基板上逐漸形成一層薄膜。真空鍍膜有兩種方法,一是蒸發(fā),一是濺射。本次實(shí)驗(yàn)采用蒸發(fā)方法。在真空中把制作薄膜的材料加熱蒸發(fā)，使其淀積在適當(dāng)?shù)谋砻嫔稀?、真空系統(tǒng)(DM—300鍍膜機(jī))2、蒸發(fā)源蒸發(fā)源的形狀如下圖，大致有螺旋式(a)、籃式(b)、發(fā)叉式(c)和淺舟式(d)等。3、蒸發(fā)源選取原則（1）有良好的熱穩(wěn)定性，化學(xué)性質(zhì)不活潑，達(dá)到蒸發(fā)溫度時(shí)加熱器本身的蒸汽壓要足夠底。（2）蒸發(fā)源的熔點(diǎn)要高于被蒸發(fā)物的蒸發(fā)溫度。加熱器要有足夠大的熱容量。（3）蒸發(fā)物質(zhì)和蒸發(fā)源材料的互熔性必須很底，不易形成合金。（4）要求線圈狀蒸發(fā)源所用材料能與蒸發(fā)材料有良好的浸潤(rùn)，有較大的表面張力。（5）對(duì)于不易制成絲狀、或蒸發(fā)材料與絲狀蒸發(fā)源的表面張力較小時(shí)，可采用舟狀蒸發(fā)源。4、薄膜厚度分布設(shè)蒸發(fā)源為點(diǎn)蒸發(fā)源，單位時(shí)間內(nèi)通過任何方向一立體角dω的質(zhì)量為：蒸發(fā)物質(zhì)到達(dá)任一方向面積元ds質(zhì)量為：設(shè)蒸發(fā)物的密度為ρ，單位時(shí)間淀積在ds上的膜厚為t，則比較以上兩式可得：對(duì)于平行平面ds，φ=θ，則上式為：由：可得在點(diǎn)源的正上方區(qū)域(δ=0)時(shí)：二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)之前，需要復(fù)習(xí)上學(xué)期關(guān)于真空獲得實(shí)驗(yàn)的操作步驟和實(shí)驗(yàn)原理。（1）去除玻片上的雜物，并用無水乙醇清洗載玻片至清潔無油脂，最后用電吹風(fēng)吹干。（2）打開鍍膜室，對(duì)里面的雜物先做處理。取出加熱絲，把焊錫分成許多的小段，分別纏在加熱絲上。（3）把加熱絲固定在兩顆螺絲之間，再放入載玻片，關(guān)上鍍膜室。（4）打開機(jī)械泵對(duì)儲(chǔ)氣瓶進(jìn)行抽氣，觀測(cè)儲(chǔ)氣瓶上的那個(gè)電偶真空計(jì)的讀數(shù)。（5）拉出三通閥，機(jī)械泵對(duì)真空室進(jìn)行抽氣，觀測(cè)真空室上的那個(gè)電偶真空計(jì)的讀數(shù)。（6）在達(dá)到初真空6.7Pa條件后，先打開冷卻水開關(guān)，再對(duì)油擴(kuò)散泵進(jìn)行預(yù)熱。在加熱過程中，每隔一定時(shí)間就要打轉(zhuǎn)換開關(guān)，觀測(cè)兩個(gè)真空計(jì)的讀數(shù)，結(jié)合三通閥的拉進(jìn)拉出，確保真空室和儲(chǔ)氣瓶的真空度都保持在初真空以上，以滿足油擴(kuò)散泵的工作條件。在此過程中，還要觀察冷卻水的情況，根據(jù)水溫調(diào)節(jié)水流量，并確保水流的暢通。（7）再過了四十分鐘左右，油擴(kuò)散已經(jīng)達(dá)到正常工作狀態(tài)。此時(shí)推進(jìn)三通閥，堵塞機(jī)械泵與真空室的連接，再打開高真空蝶閥，觀測(cè)電偶真空計(jì)上讀數(shù)的變化。（8）當(dāng)電偶真空計(jì)上的讀數(shù)顯示真空室中的真空度大于0.1帕以后，再打開電離真空計(jì)的開關(guān)，每隔五秒記錄一次電離真空計(jì)的讀數(shù)，直到達(dá)到飽和真空度為止。（9）實(shí)驗(yàn)結(jié)束首先關(guān)閉電離真空計(jì)，其次關(guān)閉高真空蝶閥，再次關(guān)閉油擴(kuò)散泵，最后關(guān)閉電偶真空計(jì)，冷卻水要再等二十多分鐘后再關(guān)。（10）對(duì)真空室充入一定量的空氣后，打開鍍膜室，用鑷子取出載玻片，即為鍍膜成果。（11）對(duì)鍍膜成果進(jìn)行觀察，分析鍍膜的質(zhì)量高低是由什么因素決定的。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析在使用油擴(kuò)散泵時(shí)，有許多的注意事項(xiàng)和前提條件：第一，在開油擴(kuò)散泵之前，必須確定冷卻水已經(jīng)接通，并且在實(shí)驗(yàn)過程中，必須時(shí)刻保持警惕，確保每個(gè)時(shí)刻冷卻水都暢通無阻并保持一定的流量。第二，油擴(kuò)散泵的工作基礎(chǔ)是6.7帕，因此，在沒有確保初真空的基礎(chǔ)上，不可以打開油擴(kuò)散泵工作。第三，油擴(kuò)散泵在使用結(jié)束后，冷卻水不能馬上關(guān)閉，應(yīng)該再通二十分鐘以上的冷卻水，使擴(kuò)散泵內(nèi)部冷卻到室溫。更為重要的是兩種真空計(jì)的使用注意事項(xiàng)：（1）在實(shí)驗(yàn)剛開始階段，機(jī)械泵對(duì)儲(chǔ)氣瓶和真空室分別抽氣，此時(shí)，不能夠打開電離真空計(jì)，因?yàn)槠涔ぷ鞯幕A(chǔ)是帕。所以，我們可以使用電偶真空計(jì)對(duì)兩個(gè)地方的真空度進(jìn)行測(cè)定，了解機(jī)械泵的抽氣情況。（3）電離真空計(jì)由于其基礎(chǔ)真空度的要求，在實(shí)驗(yàn)中的使用就要非常小心，歸結(jié)起來有三方面：在打開前要確保真空度符合要求；使用時(shí)要高度警惕，預(yù)先做出判斷，搶先關(guān)閉，以免燒壞；關(guān)閉時(shí)要首先關(guān)真空計(jì)，不能先關(guān)高真空蝶閥。載玻片鍍膜的好壞主要看亮度和膜的厚度，好的鍍膜成果就像我們生活中看到的鏡子一樣。經(jīng)過分析，我們認(rèn)為膜的好壞是由以下幾個(gè)方面來決定的：（1）焊錫的纏繞方式。焊錫在受熱后容易掉下去，如何使它少掉離就是由纏繞方式?jīng)Q定的。本實(shí)驗(yàn)中最優(yōu)的方案就是采用一小段一小段的繞法，這樣既能最大程度的防治掉落，又能防止大范圍的短路。（2）對(duì)載玻片的處理。在鍍膜之前，應(yīng)該用無水乙醇對(duì)玻片進(jìn)行