Базові знання вакууму

Базові знання вакууму

IKS PVD, виробництво вакуумного обладнання з ПВД, зв'яжіться з нами зараз, щоб дізнатись більше про вакуумне покриття.

.

Технології фізичного осадження парів (ПВД), такі як випаровування, розпилення та осадження іонів, можуть бути реалізовані лише в умовах вакууму.

Підготовка сучасних тонкоплівкових матеріалів, будь то технологія осадження фізичної пари (ПВД) або хімічна технологія осадження парів (ССЗ), передбачає генерацію, транспортування, реакцію, конденсацію, осадження та інші процеси у вакуумних умовах. Тому основні знання вакууму, що беруть участь у приготуванні тонких плівок, коротко представлені в даному документі.

Базові знання вакууму

Використовуючи зовнішню силу для видалення молекул газу в певному замкнутому просторі, щоб тиск у просторі був меншим, ніж один атмосферний тиск, тоді фізичний стан газу в просторі називається вакуумом.

У 1643 році експеримент відомий атмосферний тиск Торрічеллі вперше показав існування вакууму, фізичного стану низького тиску, тонкого газу та отримав визначення атмосферного тиску (тиск, який утворюється 76-міліметровою ртутною колоною, визначається як 1 атм), і основа для вимірювання вакууму.

Ступінь вакууму представляє тиск газу, а початкова одиниця ступеня вакууму - мм рт.ст. (1 атм = 760 мм рт.ст.).

У 1958 році, в пам'ять про Торрічеллі, перші чотири букви з його ім'я torr були використані для заміни mmHg як одиниця вакуумного ступеня (1 torr = 1 mmHg).

Система сантиметра-грам-секунди (CGS) також була прийнята, з баром як одиницю (1bar = 1 x 105Pa), а частіше mbar (1mbar = 100Pa).

В даний час з прогресом стандартизації поступово переважають міжнародна система одиниць (система СІ, а саме система МКС), а вакуумний ступінь приймає Па як одиницю (1атм = 1,013 * 105Па).

Пам'ятайте, що вакуум у дужках зазвичай перетворюється на одиниці, і мамі не доведеться турбуватися про те, щоб я змішував різні одиниці літератури.

Вакуумне придбання

Наприклад, коли пити напій через солому, принцип полягає в тому, що ми висмоктуємо повітря в соломі і створюємо вакуум всередині соломи (тиск всередині соломи менше, ніж зовнішній атмосферний тиск). Під дією різниці в тиску ми натираємо напій всередину банки в рот через соломинку.

Аналогічним чином, під час підготовки сучасних тонкоплівкових матеріалів необхідний вакуум можна також "втягнути" подалі від повітря, що зберігається в приміщенні пристроєм, який ми називаємо вакуумним насосом.

Відповідно до принципу роботи вакуумного насоса, його можна розділити на дві категорії: газопоршневий насос (газ постійно вдихається і випускається з вакуумного насоса для досягнення мети вихлопу) і насосом для захоплення газу (з використанням активованого вугілля та інших вдихувальні матеріали та пристрій холодного джерела, що відсмоктуються молекулами газу в прокачковому просторі). Відповідно до діапазону робочого тиску вакуумного насосу, можна розділити на першу стадію насоса (високий вихідний тиск) і після стадії насоса (низький вихідний тиск).

Зовнішній вигляд та внутрішня конструкція механічного насоса з поворотним лонжером показано на рисунку 1. Це своєрідний газовий транспортний насос, який може працювати безпосередньо від атмосферного тиску. Це часто використовуваний передній ступінчастий насос.

Малюнок 1 Вигляд механічного насоса та внутрішня структурна схема

Принцип роботи механічного насоса полягає у використанні обертання ротора механічних рухомих частин на ексцентричному колесі для досягнення мети натхнення-стискання-вихлоп, як показано на малюнку 2 (сірі крапки на малюнку представляють повітря )

Фіг. 2 схематична схема робочого принципу механічного насоса

Турбомолекулярний насос - це свого роду високошвидкісний насос, створений сучасною вакуумною технологією для потреб безмасляного та високого вакуумного середовища. Це свого роду газовий транспортний насос. Однак його початковий робочий тиск повинен бути меншим, ніж 1Па. Його зовнішній вигляд та внутрішня будова показані на рисунку 3.

Фіг. 3 зовнішній вигляд і внутрішня будова турбінного молекулярного насоса

У молекулярному насосі турбіни багатоступеневі ротори та статори з різними роторами та статорами переплітаються, а швидкість лопаті ротора досягає 20000 ~ 60000 К / хв. Молекули газу, що транспортуються з верхнього ножа, додатково стискуються до нижньої під дією нижнього клинка, тобто кінетичну енергію безперервно переносять до молекул газу через зіткнення, а молекули газу будуть стиснуті і розряджати крок до крок після того, як наділений кінетичною енергією, як показано на Фіг. 4

Фіг. 4 принципу роботи турбінного молекулярного насоса

Варто зазначити, що в процесі підготовки плівки безпосередньо не запускається молекулярний насос, тому що в умовах низького вакууму (більше атмосферних молекул) молекулярний насосний лопаті легко пошкодити, був виявлений босом критикував невеликий, у випадку, якщо молекулярний насос не спроводить ушкодження власними силами, не може бути економічно ефективним. Тому важливо пам'ятати, що відкрити механічний насос та інший передсекційний насос, щоб отримати певний ступінь вакууму перед роботою молекулярного насоса.

Вакуумне вимірювання

Для того, щоб зрозуміти ступінь вакууму (тиск повітря) в камері осадження в режимі реального часу, при підготовці плівки потрібен вакуумметр (вакуумметр).

Відповідно до принципу виміру вакуумного ступеня, його можна розділити на абсолютний вакуумметр (безпосередньо визначати значення тиску в певному просторі) і відносний вакуумметр (спочатку вимірюйте інші фізичні величини, пов'язані з тиском, після перетворення, щоб отримати значення тиску ) Оскільки вакуумметр легко вимірюється, його часто використовують для вимірювання вакуумного ступеня осадження плівок.

Як зазначалося вище, вакуумний насос має суворі вимоги до вакуумного робочого діапазону, аналогічно різному ступені вакууму, для вимірювання необхідні різні вакуумні вимірювальні прилади.

Пірані вакуумметр часто використовується для вимірювання низького вакууму, що є поліпшеною формою вакуумного вимірювача термопари. Фіг. 5 - схема принципу роботи. У трубці є два набори ниток. Коли дві групи з нитки нагріваються та нагріваються, швидкість розсіювання тепла на нитці також відрізняється через різницю у тонкості середовища. Отже, опір двох груп нитки буде різним через різницю температури, а струм, що протікає через нитку, також змінюється відповідно. Через фіксованого тиску повітря на контрольній частині температура, стійкість і струм нагрівання на еталонній частині залишаються незмінними, тому ступінь вакууму в вимірюваній порожнині може бути отримана шляхом порівняння.

Фіг. 5 схематична схема принципу роботи пірані вакуумметри

Область вимірювання високого вакууму приймає іонізаційний вакуумметр, який потрібно використовувати разом з пірані та іншими вакуумними вимірювальними приладами. Іонізаційний вакуумметр в основному складається з трьох електродів: катод (нитки), анодний і іонний колектор. Його принцип дії показаний на рисунку 6. Електрони, що випускаються з гарячого катода, прискорюються до сітці, стикаються з ними і іонізують молекули газу на своєму шляху. Коли електрони відбуватимуться, щоб прискорити і сповільнюватися, вони в кінцевому підсумку будуть уловлені послідовним видаленням. У процесі коливань електронного зворотного зв'язку молекули газу будуть іонізовані безперервно, а іони газу будуть летіти до полюсів збору іонів, щоб утворити петлі струму. У випадку постійного струму катодного випромінювання та типу фіксованого газу інтенсивність іонного струму буде залежати лише від тиску іонізованого газу, а ступінь вакууму в кімнаті осадження може бути перетворений інтенсивністю іонного струму.

Фіг. 6 схематична схема робочого принципу іонізаційного вакуумметра

Завдяки введенню цієї статті ми вважаємо, що ми маємо основне розуміння визначення вакууму, перетворення різних одиниць, а також придбання та вимірювання вакууму.