第一章-薄膜制备的真空技术基础课件

第一章第一章 薄膜制备的真空技术基础薄膜制备的真空技术基础n大大部部分分的的现现代代薄薄膜膜材材料料制制备备都都是是在在真真空空或或是是较较低低的的气气压压下下进进行行的的，都都涉涉及及到到气气相相的的产产生生、输输运运以以及反应的过程。及反应的过程。n因因此此，这这一一章章中中，我我们们先先对对有有关关气气体体的的基基本本性性质质进进行行简简要要的的回回顾顾，然然后后对对最最常常用用的的真真空空技技术术的的基基础知识进行简单的介绍。础知识进行简单的介绍。第一章第一章 薄膜制备的真空技术基础薄膜制备的真空技术基础n1.1气体分子运动论气体分子运动论的基本概念的基本概念n1.2真空的基本概念真空的基本概念n1.3 各类真空泵简介各类真空泵简介n1.4 真空测量技术真空测量技术n1.5 几种典型真空系统的建立几种典型真空系统的建立1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念1.描述气体分子状态的宏观物理量描述气体分子状态的宏观物理量-P、T、V n n理想气体：理想气体：理想气体：理想气体：气体分子之间除了相互碰撞的瞬间外，气体分子之间除了相互碰撞的瞬间外，完全不存在相互作用。完全不存在相互作用。n一般的温度和压力条件下，所有的气体都可以被看一般的温度和压力条件下，所有的气体都可以被看作是理想气体。作是理想气体。n真空技术中研究气体时，一般可以应用理想气体状真空技术中研究气体时，一般可以应用理想气体状态方程。态方程。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念1.描述气体分子状态的宏观物理量描述气体分子状态的宏观物理量-P、T、V （1）理想气体状态方程：理想气体状态方程：P：压强（：压强（Pa）；）；m：气体质量（：气体质量（Kg）；）；V：体积（：体积（m3）；）；R：普适气体常数：普适气体常数=8.314J.mol-1K-1 ：T：绝对温度（：绝对温度（K）讨论：讨论：对对于于一一定定质质量量的的气气体体，当当气气体体温温度度一一定定时时，PV=K（与与温温度度有有关关的的常常数数），此即波义耳此即波义耳-马略特定律（机械泵的理论基础）。马略特定律（机械泵的理论基础）。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念1.描述气体分子状态的宏观物理量描述气体分子状态的宏观物理量-P、T、V （2）阿伏加德罗定律阿伏加德罗定律：（理想气体状态方程的第二种表达方式）：（理想气体状态方程的第二种表达方式）n为气体分子密度（为气体分子密度（1/m3）；波尔兹蔓常数）；波尔兹蔓常数k=R/NA=1.38 10-23JK-1；NA为阿伏加德罗常数，为阿伏加德罗常数，6.023 1023mol-1表明在相同压强和温度下，各种气体单位体积含分子数相同表明在相同压强和温度下，各种气体单位体积含分子数相同（与气体种类无（与气体种类无关）关）。在标准状态下，任何气体的分子密度为在标准状态下，任何气体的分子密度为3 1019个个/m31.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念1.描述气体分子状态的宏观物理量描述气体分子状态的宏观物理量-P、T、V （2）阿伏加德罗定律阿伏加德罗定律：（理想气体状态方程的第二种表达方式）：（理想气体状态方程的第二种表达方式）推导：推导：推导：推导：若气体由若气体由N个分子组成，每个分子的质量为个分子组成，每个分子的质量为M，则，则m=MN。而而1mol气体中的分子数气体中的分子数NA=6.023 1023，将，将Mmol=MNA代入理代入理想气体状态方程，则推出阿伏伽德罗定律。想气体状态方程，则推出阿伏伽德罗定律。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念 2 2 气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布 (Maxwell(Maxwell分布）分布）分布）分布）真真空空容容器器中中气气体体分分子子运运动动是是混混乱乱的的。气气体体分分子子进进行行无无规规则则热热运运动动的的每每一一时时刻刻，每每个个分分子子的的运运动动速速率率有有偶偶然然性性，然然而而，对于大量气体分子而言，其速率分布遵循统计规律。对于大量气体分子而言，其速率分布遵循统计规律。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念 2 2 气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布 (Maxwell(Maxwell分布）分布）分布）分布）f(v)速率分布函数（表明气体分子的速度分布只取决于分子的相对原子质量速率分布函数（表明气体分子的速度分布只取决于分子的相对原子质量M与热力学温与热力学温度度T的比值），的比值），M-分子的摩尔质量，分子的摩尔质量，T为热力学温度，为热力学温度，R为普适气体常数。为普适气体常数。f(v)dv=dN/N为速率位于为速率位于v-(v+dv)区间的相对分子数或分子处于区间的相对分子数或分子处于v-(v+dv)间的几率。或者间的几率。或者f(v)dv表示在速率附近，表示在速率附近，dv速率间隔内的分子数占总分子数的比率。速率间隔内的分子数占总分子数的比率。dN=Nf(v)dv 设有设有N个气体分子的理想气体，在平衡状态速率处在个气体分子的理想气体，在平衡状态速率处在v-(v+dv)之间之间的分子数：的分子数：1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念 2 2 气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布 (Maxwell(Maxwell分布）分布）分布）分布）f(v)速率分布函数，速率分布函数，M-分子的摩尔质量，分子的摩尔质量，T为热力学温度，为热力学温度，R为普适气体常数。为普适气体常数。物理意义物理意义：dN=Nf(v)dv 设有设有N个气体分子的理想气体，在平衡状态速率处在个气体分子的理想气体，在平衡状态速率处在v-(v+dv)之间之间的分子数：的分子数：1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念 2 2 气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布 (Maxwell(Maxwell分布）分布）分布）分布）为了更深入地理解速率分布函数所表达的意义，以下图为了更深入地理解速率分布函数所表达的意义，以下图H2和和N2分子为例，对其速率分布进行了定量描述。分子为例，对其速率分布进行了定量描述。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念 2 2 气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布气体分子运动速度及其分布 (Maxwell(Maxwell分布）分布）分布）分布）图图中中表表示示，总总分分子子数数为为107个个、速速率率间间隔隔dv为为1cm/s时时，在在不不同同速速率率范范围围的的分分子子数数。例例如如，0 的的N2分分子子，v处处于于1000-1000.01m/s范围内的分子数大约为范围内的分子数大约为9个。个。由由曲曲线线可可知知，气气体体分分子子的的速速度度具具有有很很大大的的分分布布区区间间，平平衡衡温温度度越越低低，曲曲线线越越陡陡，分分子子按按速速率率分分布布越越集集中中；温温度度越越高高，曲曲线线平平缓缓，分分子子按按速速率率分分布布越越分分散散。气气体体分分子子的的相相对对原原子子质质量越小，则分子的平均运动速度越大。量越小，则分子的平均运动速度越大。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念3.气体分子的平均自由程气体分子的平均自由程 处处于于无无规规则则热热运运动动中中的的气气体体分分子子，彼彼此此间间不不断断碰碰撞撞，单单位位时时间间内内气气体体分分子子的的碰碰撞撞次次数数称称为为碰碰撞撞频频率率。特特定定种种类类的的气气体体分分子子的的碰碰撞撞频频率率与与气气体体分分子子热热运运动动的的速速率率有有关关，与与气气体的密度有关。体的密度有关。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念3.气体分子的平均自由程气体分子的平均自由程q碰撞频率：单位时间内气体分子的碰撞次数。碰撞频率：单位时间内气体分子的碰撞次数。q自由程：分子任意两次碰撞之间通过的路程，自由程：分子任意两次碰撞之间通过的路程，。qq分子运动的平均自由程分子运动的平均自由程分子运动的平均自由程分子运动的平均自由程：大量分子多次碰撞自由程的大量分子多次碰撞自由程的平均值，平均值，。或：一个气体分子连续两次碰撞间飞行距离的平均或：一个气体分子连续两次碰撞间飞行距离的平均值称为平均自由程值称为平均自由程 1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念3.气体分子的平均自由程气体分子的平均自由程一个气体分子在两次碰撞之间的平均距离：一个气体分子在两次碰撞之间的平均距离：n:单位体积内的分子数；单位体积内的分子数；d:气体分子的直径气体分子的直径 *思考题思考题：平均自由程在制膜中的重要作用？：平均自由程在制膜中的重要作用？答答影响气体分子到达衬底的分子能量，能量对成膜结构质量有很多影响。影响气体分子到达衬底的分子能量，能量对成膜结构质量有很多影响。自由程小自由程小碰撞多碰撞多气体分子能量气体分子能量薄膜疏松、不致密薄膜疏松、不致密1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念3.气体分子的平均自由程气体分子的平均自由程-补充补充（1）在常温常压条件下，空气分子的有效截面直径在常温常压条件下，空气分子的有效截面直径d 0.5nm。由由T=298K，P=nKT(P=101325Pa），代入），代入 公式得到：公式得到：50nm。表明在常温常压下，气体分子的平均自由程是。表明在常温常压下，气体分子的平均自由程是极短的。极短的。（2）由气体分子的平均自由程还可以求出其平均碰撞频率）由气体分子的平均自由程还可以求出其平均碰撞频率=va/（常温常压时，（常温常压时，va=460m/s）。所以常温常压下，每个）。所以常温常压下，每个空气分子每秒内要经历空气分子每秒内要经历1010次碰撞。运动轨迹并不是直线，次碰撞。运动轨迹并不是直线，而是不断碰撞改变方向。而是不断碰撞改变方向。4.单位面积上气体分子的碰撞频率单位面积上气体分子的碰撞频率 即单位面积上气体分子的通量（即单位面积上气体分子的通量（单位时间内，碰撞于单位时间内，碰撞于单位面积上的气体分子数单位面积上的气体分子数）。）。克努森方程克努森方程因子因子1/4是对气体分子运动方向和运动速度分布进行数学是对气体分子运动方向和运动速度分布进行数学平均时得到的一个系数（球坐标）。平均时得到的一个系数（球坐标）。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念衬底完全被一层分子覆盖所需时间：衬底完全被一层分子覆盖所需时间：N为表面原子密度为表面原子密度n常温常压下，洁净表面被杂质完全覆盖所需时常温常压下，洁净表面被杂质完全覆盖所需时3.5 10-9 s,n在在10-8Pa的高真空中，这一时间为的高真空中，这一时间为10h。n n所以，在薄膜制备技术中获得和保持适当的真空度是很重要的。所以，在薄膜制备技术中获得和保持适当的真空度是很重要的。所以，在薄膜制备技术中获得和保持适当的真空度是很重要的。所以，在薄膜制备技术中获得和保持适当的真空度是很重要的。5 气体的流动状态气体的流动状态 气体的无规则热运动本身不能导致气体的宏观气体的无规则热运动本身不能导致气体的宏观流动，只有流动，只有在空间存在压力差的条件下，气体在空间存在压力差的条件下，气体作为一个整体才会产生宏观的定向流动。作为一个整体才会产生宏观的定向流动。n气体流动取决于容器形状，气体气压，温度及气体流动取决于容器形状，气体气压，温度及气体种类。气体种类。1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念气气体体流流动动状状态态分分类类分子流状态分子流状态:分子间无相互碰撞分子间无相互碰撞 （高真空度，容器高真空度，容器尺寸远小于或与平均自由程相当尺寸远小于或与平均自由程相当）粘滞流状态粘滞流状态 分分子子间间碰碰撞撞平平繁繁（中中、低低真真空空度度，容容器器尺尺寸寸远远大大于于平均自由程）平均自由程）层层流流状状态态：低低速速流流情情况况（宏宏观观运运动动方方向向与与一一组组平平行行线线一一致致。气气体体流流动动速速度度越越慢慢，气气体体的的密密度度越越小小，真真空空容容器器的的尺尺寸寸越越小小，气气体体的的黏黏度度系系数数越越大大，则则越越有有利利于于气气流流形形成成层层流）流）涡流状态涡流状态：高速流情况：高速流情况（有漩涡）（有漩涡）5 气体的流动状态气体的流动状态1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念与水流动类似，平静的小河为层流，波涛汹涌的大海则紊流。与水流动类似，平静的小河为层流，波涛汹涌的大海则紊流。对于管道气：抽口处为紊流，远处则层流。对于管道气：抽口处为紊流，远处则层流。气体流动可按气体流动可按克努森准数克努森准数来划分：来划分：Kn=D/D为容器尺寸；为容器尺寸；为平均自由程为平均自由程n 分子流状态：分子流状态：Kn 1n 中中 间间 状状 态：态：Kn=1110 n 粘滞流状态：粘滞流状态：Kn 110 图图1.2 气体流动状态与真空系统气体流动状态与真空系统 尺寸和气体压力之间的关系尺寸和气体压力之间的关系5 气体的流动状态气体的流动状态1.1 气体分子运动论的基本概念气体分子运动论的基本概念1.何为真空何为真空物理学上的物理学上的“真空真空”是指没有或者不计气体分子和原是指没有或者不计气体分子和原子存在的物理空间，仅存在各种能量粒子的场空间；子存在的物理空间，仅存在各种能量粒子的场空间；一般意义上的一般意义上的“真空真空”并不是指并不是指“什么物质也不存在什么物质也不存在”。应用物理与技术所讨论的应用物理与技术所讨论的“真空真空”低于一个大气低于一个大气压力的稀薄气体的空间状态。压力的稀薄气体的空间状态。1.2 真空的基本概念真空的基本概念1.何为真空何为真空1.2 真空的基本概念真空的基本概念人造真空人造真空自然真空自然真空真空真空:地球大气层以外的宇宙真空地球大气层以外的宇宙真空（在还平面（在还平面上，大气产生的压力为上，大气产生的压力为101325Pa，约，约100KPa，工，工程中称为一个标准大气压。而珠峰顶处的气压为程中称为一个标准大气压。而珠峰顶处的气压为32Kpa，仅为海平面压力的三分之一左右），仅为海平面压力的三分之一左右）:运用科技手段抽掉密闭容器中的气体运用科技手段抽掉密闭容器中的气体 迄今为止，采用最高超的真空技术所能达到的最低压力状态迄今为止，采用最高超的真空技术所能达到的最低压力状态大致为大致为10-12-10-13Pa，还远未达到绝对真空。，还远未达到绝对真空。2.真空度的表征真空度的表征 通常用通常用压强压强为单位来描述为单位来描述“真空真空”状态下的气体稀状态下的气体稀薄程度薄程度真空度真空度。压强高则表示真空度低，低则表示真空度高。压强高则表示真空度低，低则表示真空度高。真空度高表示真空度真空度高表示真空度“好好”，低则表示真空度，低则表示真空度“差差”。1.2 真空的基本概念真空的基本概念2.真空度的表征真空度的表征(1)帕斯卡（帕斯卡（Pa）：）：国际单位制国际单位制1Pa=1牛顿牛顿/米米2=1千克千克/米米秒秒2=10达因达因/cm2=7.5 10-3 Torr(2)托（托（Torr)：1 Torr=1/760atm（一个标准大气压）（一个标准大气压）=133.32 Pa(3)毫米汞柱（毫米汞柱（mmHg）：）：0时时1 mmHg作用在单位面积上的力。作用在单位面积上的力。一个标准大气压（一个标准大气压（atm）=760 mmHg 1 mmHg约等于约等于1托。托。(4)巴（巴（bar）：）：1bar=105 Pa1.2 真空的基本概念真空的基本概念2.真空度的表征真空度的表征n为了便于讨论和实际应用，在我国，常把真空为了便于讨论和实际应用，在我国，常把真空定性地粗划分为粗真空、低真空、高真空和超定性地粗划分为粗真空、低真空、高真空和超高真空四个区域（表高真空四个区域（表1-1）。）。n各区域的真空物理特性如表各区域的真空物理特性如表1-2所示。（所示。（P3）1.2 真空的基本概念真空的基本概念2.真空度的表征真空度的表征n在薄膜技术领域，可以认为地将真空环境粗略地划分在薄膜技术领域，可以认为地将真空环境粗略地划分为（为（GB3163-82）：）：q低真空：低真空：102Pa 工业应用（包装）工业应用（包装）q中真空：中真空：10210-1Pa CVD沉积技术沉积技术q高真空：高真空：10-110-5Pa 溅射沉积技术溅射沉积技术q超高真空：超高真空：10-5Pa 原子表面和界面分析原子表面和界面分析1.2 真空的基本概念真空的基本概念4.真空及制膜设备真空及制膜设备n超高真空条件下，气体分子以在固体上吸附停留为主，超高真空条件下，气体分子以在固体上吸附停留为主，其它真空度时，气体分子以空间飞行为主。其它真空度时，气体分子以空间飞行为主。n不同的薄膜制备和分析技术队真空度的要求是不同的。不同的薄膜制备和分析技术队真空度的要求是不同的。JP450磁控溅射镀膜系统磁控溅射镀膜系统等离子增强等离子增强CVD和热丝和热丝CVD复合系统复合系统一真空沉积系统一真空沉积系统二、真空抽气系统二、真空抽气系统三、真空测量系统三、真空测量系统 四、电源系统四、电源系统 五、气路系统五、气路系统 对对于于一一个个真真空空系系统统理理论论上上所所能能达达到到的的真真空空度度，与与真真空空泵、真空系统的结构材料、加工工艺、管道等因素有关。泵、真空系统的结构材料、加工工艺、管道等因素有关。1.气体管路的流导、极限真空度和抽气速率气体管路的流导、极限真空度和抽气速率(1)真空管路中气体的通过能力，真空管路中气体的通过能力，流导流导C定义为定义为 P1和和P2为管路两端的气压，为管路两端的气压，Q为单位时间内通过管为单位时间内通过管路的气体流量。路的气体流量。1.3 真空的获得真空的获得QP2P1301.气体管路的流导、极限真空度和抽气速率气体管路的流导、极限真空度和抽气速率 描述真空部件的气体通过能力，它使流动着的气体形成一定描述真空部件的气体通过能力，它使流动着的气体形成一定程度压力降低。程度压力降低。泵泵1 泵泵2真空室真空室真空室真空室 泵泵1泵泵2并联可以提高抽速并联可以提高抽速 串联可以提高极限真空度串联可以提高极限真空度流导的串联和并联流导的串联和并联1.3 真空的获得真空的获得(2)极限真空度极限真空度指指被被抽抽容容器器不不漏漏气气，经经真真空空泵泵充充分分抽抽气气后后所所能能达达到到的的最最高真空度。高真空度。1.3 真空的获得真空的获得(3)真空抽速真空抽速 真空泵的抽速真空泵的抽速S定义为定义为-P为真空泵入口处气压，为真空泵入口处气压，Q为单位时间内通过该处为单位时间内通过该处 的气体流量的气体流量S特指一个截面上的气体流速特指一个截面上的气体流速。1.3 真空的获得真空的获得(a)流量各处相等（无回流）：流量各处相等（无回流）：Q=C(P-Pp)=SpPp 真空容器出口处的实际抽速：真空容器出口处的实际抽速：无回流无回流有回流有回流泵对容器的实际抽速泵对容器的实际抽速S永远小于泵的永远小于泵的理论抽速，也永远小于管路的流导理论抽速，也永远小于管路的流导C，即即S是是Sp、C受两者中较小的一个所限制。受两者中较小的一个所限制。1.3 真空的获得真空的获得无回流无回流有回流有回流流流 量量泵的极限真空泵的极限真空实际抽速实际抽速（b）有回流）有回流1.3 真空的获得真空的获得同时考虑真空泵回流、真空容器的泄露、真空管路的流导以及真空容器的容同时考虑真空泵回流、真空容器的泄露、真空管路的流导以及真空容器的容积等因素之后，整个真空系统的极限真空度总要低于真空泵的极限真空度。积等因素之后，整个真空系统的极限真空度总要低于真空泵的极限真空度。2.真空的获得真空的获得 按工作原理主要分为按工作原理主要分为:机械运动机械运动（罗茨真空泵，涡轮分子泵）（罗茨真空泵，涡轮分子泵）;蒸汽流喷射蒸汽流喷射（扩散泵）（扩散泵）;吸附作用吸附作用（溅射离子泵）（溅射离子泵）它们所能达到的极限真空度以及载能力都各有不同。它们所能达到的极限真空度以及载能力都各有不同。真空真空真空真空存在于一个封闭的且压力比周围大气压小很多的环境中。存在于一个封闭的且压力比周围大气压小很多的环境中。（低于一个大气压的气体空间）（低于一个大气压的气体空间）真空泵是真空获得的主要工具。真空泵是真空获得的主要工具。按按真真空空获获得得方方法法输运式真空泵输运式真空泵捕获式真空泵捕获式真空泵对气体进行压缩的对气体进行压缩的方式将气体分子输方式将气体分子输送到真空系统外送到真空系统外依靠在真空系统内凝依靠在真空系统内凝结或吸附气体分子的结或吸附气体分子的方式将气体分子捕获方式将气体分子捕获溅射离子泵溅射离子泵低温吸附泵低温吸附泵旋片式机械真空泵旋片式机械真空泵罗茨泵罗茨泵涡轮分子泵涡轮分子泵油扩散泵油扩散泵2.真空的获得真空的获得典型的真空系统包括：待抽空的容器（真空室或真空腔）、获典型的真空系统包括：待抽空的容器（真空室或真空腔）、获得真空的设备（真空泵）、测量真空的器具（真空规），以及得真空的设备（真空泵）、测量真空的器具（真空规），以及必要的管道、阀门和其他附属设备。必要的管道、阀门和其他附属设备。真空的获得真空的获得n低低真真空空：初初级级泵泵P100Pa，使用机械泵就可以。使用机械泵就可以。n中中级级真真空空和和高高级级真真空空的的获获得得，需需要要初初级级泵泵和和高高级级泵泵共共同同作作用用。分分子子泵泵等等高高级级泵泵抽抽出出的的气气不不能能直直接接排排到到大气，要先排到机械泵。大气，要先排到机械泵。初级泵为高级泵抽气初级泵为高级泵抽气n对对于于任任何何一一个个真真空空系系统统而而言言，都都不不可可能能得得到到绝绝对对真真空空（P=0），而而是是具具有有一一定定的的压压力力Pm，称称为为极极极极限限限限压压压压力力力力（或或极极限限真真空空）。这这是是系系统统能能达达到到的的最最低低压压力力，是真空系统能否满足镀膜需要的重要指标之一。是真空系统能否满足镀膜需要的重要指标之一。n第第二二个个主主要要指指标标是是抽抽抽抽气气气气速速速速率率率率，指指在在规规定定压压力力下下单单位位时间所抽出气体的体积，决定抽真空所需要的时间。时间所抽出气体的体积，决定抽真空所需要的时间。3 真空泵简介真空泵简介n机机械械泵泵的的工工作作原原理理是是建建筑筑在在玻玻义义耳耳马马略略特特定定律律的基础上的，的基础上的，PVK，K为与温度有关的常数。为与温度有关的常数。n即即在在温温度度不不变变的的条条件件下下，容容器器的的体体积积和和气气体体压压强强成反比。成反比。3 真空泵简介真空泵简介n工作原理：工作原理：利用泵腔内活塞的往复运动，将气体吸入、压缩并排出。利用泵腔内活塞的往复运动，将气体吸入、压缩并排出。3 真空泵简介真空泵简介（1）往复式真空泵往复式真空泵n工作原理：工作原理：运运转转时时，在在电电动动机机的的驱驱动动下下，通通过过曲曲柄柄连连杆杆机机构构的的作作用用，使使汽汽缸缸内内的的活活塞塞做做往往复复运运动动。当当活活塞塞在在汽汽缸缸内内从从左左端端向向右右端端运运动动时时，由由于于汽汽缸缸的的左左腔腔体体积积不不断断增增大大，汽汽缸缸内内气气体体的的密密度度减减小小，而而形形成成抽抽气气过过程程，此此时时被被抽抽容容器器内内的的气气体体经经过过吸吸气气阀阀进进入入泵泵体体左左腔腔。当当活活塞塞达达到到最最右右位位置置时时，汽汽缸缸左左腔腔内内就就完完全全充充满满了了气气体体。接接着着活活塞塞从从右右端端向向左左端端运运动动，此此时时吸吸气气阀阀关关闭闭。汽汽缸缸内内气气体体随随着着活活塞塞从从右右向向左左运运动动而而逐逐渐渐被被压压缩缩，当当汽汽缸缸内内气气体体的的压压力力达达到到或或稍稍大大于于一一个个大大气气压压时时，排排气气阀阀被被打打开开，将将气气体体排排到到大大气气中中，完完成成一一个个工工作作循循环环。当当活活塞塞再再自自左左向向右右运运动动时时，又又重重复复前前一一个个循循环环，如如此反复下去，被抽容器内最终达到真空状态下的某一稳定的平衡压力。此反复下去，被抽容器内最终达到真空状态下的某一稳定的平衡压力。3 真空泵简介真空泵简介（1）往复式真空泵往复式真空泵n工作原理：工作原理：依依靠靠偏偏心心连连杆杆机机构构驱驱动动滑滑阀阀，在在滑滑阀阀运运动动时时，气气体体经经由由吸吸气气口口被被吸吸入入泵泵体体内内，然然后后在在滑滑阀阀压压缩下经排气阀排出泵体缩下经排气阀排出泵体n工作参数：工作参数：q理理论论抽抽速速：Sp=Vf (V为为转转子子与与定定子子间间的的体积；体积；f为转速）为转速）q实际抽速：实际抽速：10-500L/sq极极限限真真空空：单单级级为为103Pa；两两级级串串联联为为1Pan特点与使用特点与使用 单单独独使使用用或或用用作作其其它它泵泵的的前前级级泵泵，低低真真空空系系统。统。n 缺点缺点：油污染。油污染。3 真空泵简介真空泵简介（2）滑阀式真空泵滑阀式真空泵滑阀式真空泵的结构示意图滑阀式真空泵的结构示意图油油的的作作用用：运运动动部部件件间间的的密密封封，对对机机械部件润滑。械部件润滑。3 真空泵简介真空泵简介（2）滑阀式真空泵滑阀式真空泵n与与泵泵同同心心的的驱驱动动轴轴带带动动偏偏心心轮轮旋旋转转，偏偏心心轮轮带带动动滑滑阀阀环环运运动动，使使滑滑阀阀杆杆在在导导轨轨中中上上下下滑滑动动和和左左右右摆摆动动。滑滑阀阀将将泵泵腔腔分分成成A、B两两个个部部分分。当当驱驱动动轴轴按按图图中中所所示示方方向向转转动动时时，A腔腔的的容容积积增增加加，压压力力降降低低，泵泵入入口口气气体体经经滑滑阀阀杆杆（A腔腔一一侧侧的的开开口口）进进入入A腔腔，此此时时处处于于吸吸气气过过程程。当当滑滑阀阀处处于于左左上上方方位位置置时时，A腔腔容容积积达达到到最最大大，此此时时进进气气口口与与A腔腔隔隔绝绝，完完成成吸吸气气过过程程；B腔腔的的容容积积减减小小，压压缩缩气气体体。当当B腔腔内内气气体体压压力力达达到到排排气气压压力力时时，推推开开油油封封的的排排气气阀阀，开开始始排排气气。当当滑滑阀阀处处于于左左上上方方位位置置时时，排排气气终终了了。在在连连续续运运转转过过程程中中，泵泵不不断断地地进进行行吸气、压缩和排气过程，从而达到了连续抽气的目的。吸气、压缩和排气过程，从而达到了连续抽气的目的。3 真空泵简介真空泵简介（2）滑阀式真空泵滑阀式真空泵n工作原理：工作原理：依依靠靠放放置置在在偏偏心心转转子子中中的的可可以以滑滑进进滑滑出出的的旋旋片，将气体隔离，压缩，然后排出泵体之外。片，将气体隔离，压缩，然后排出泵体之外。n工作参数：工作参数：n理理论论抽抽速速：Sp=Vf:(V为为转转子子与与定定子子间间的的体体积积；f为转速）为转速）n实际抽速：实际抽速：1-300L/sn极限真空：单级为极限真空：单级为1Pa；两级串联为；两级串联为10-2 Pan特点与使用特点与使用单独使用或用作其它高级泵的前级泵，低真空系统单独使用或用作其它高级泵的前级泵，低真空系统.n 缺点：缺点：油污染油污染 （3）真空泵简介真空泵简介-旋片式真空泵旋片式真空泵旋片式真空泵的结构示意图旋片式真空泵的结构示意图（3）真空泵简介真空泵简介-旋片式真空泵旋片式真空泵 转转子子偏偏心心地地安安装装于于泵泵体体内内且且外外圆圆与与泵泵体体内内表表面面相相切切（两两者者间间有有很很小小的的间间隙隙），转转子子开开槽槽，槽槽内内装装有有旋旋片片。当当转转子子旋旋转转时时，旋旋片片靠靠离离心心力力和和弹弹簧簧张张力力使使其其顶顶端端与与泵泵腔始终接触，沿泵体内壁滑动。腔始终接触，沿泵体内壁滑动。若若按按箭箭头头方方向向旋旋转转时时，A空空间间的的溶溶剂剂增增加加，压压力力降降低低，气气体体经经泵泵入入口口被被吸吸入入，此此时时处处于于吸吸气气过过程程；B空空间间的的溶溶剂剂减减小小，压压力力增增加加，处处于于压压缩缩过过程程；C空空间间容容积积进进一一步步缩缩小小，压压力力进进一一步步增增加加，当当压压力力超超过过排排气气压压力力时时，压压缩缩气气体体推推开油密封的排气阀，处于向大气中的排气过程。开油密封的排气阀，处于向大气中的排气过程。（3）真空泵简介真空泵简介-旋片式真空泵旋片式真空泵n型号：型号：2XZ-2,2XZ-4,2XZ-8（4）真空泵简介真空泵简介干性机械泵干性机械泵n工作原理工作原理 通过增加腔的容积来降低压力通过增加腔的容积来降低压力n特点与使用特点与使用 使用非金属材料作为运动表使用非金属材料作为运动表面，以避免使用填缝剂和润面，以避免使用填缝剂和润滑剂，从而可避免油污染反滑剂，从而可避免油污染反应室。现今集成电路工艺中应室。现今集成电路工艺中使用干性泵。使用干性泵。n缺点：缺点：极限真空度低，噪声大，价极限真空度低，噪声大，价格高格高旋转支架干性机械泵旋转支架干性机械泵（4）真空泵简介真空泵简介干性机械泵干性机械泵 两个转子按箭头方向旋转时，吸气口与泵两个转子按箭头方向旋转时，吸气口与泵腔接通，泵腔容积变大而吸气，当转子关闭吸气腔接通，泵腔容积变大而吸气，当转子关闭吸气口时吸气结束，以后泵腔变小而压缩气体，当排口时吸气结束，以后泵腔变小而压缩气体，当排气口打开后泵腔排气，排气口关闭时则排气完毕气口打开后泵腔排气，排气口关闭时则排气完毕，如此循环工作。，如此循环工作。n工作原理：工作原理：泵泵体体内内两两个个呈呈8字字型型的的转转子子以以相相反反的的方方向向旋旋转转，转转子子的的咬咬合合精精度度很很高高，被被抽抽气气体体从从吸吸气气口口进进入入泵泵腔腔，被被封封闭闭在在吸吸气腔气腔V2之内，再经排气口排出泵外。之内，再经排气口排出泵外。n工作参数：工作参数：n理论抽速：理论抽速：Sp=Vf:n实际抽速：实际抽速：1-103L/sn极限真空：极限真空：10-2 Pan特点与使用特点与使用与与旋旋片片机机械械泵泵串串联联使使用用，不不能能直直接接向向空空气气排排气气。现现正正设设计计新新型型的的可可直直接接向向空空气气排排气气的的罗罗茨茨泵泵。高高真真空空系系统；价格较贵。统；价格较贵。（5）真空泵简介真空泵简介-罗茨泵罗茨泵罗茨泵结构示意图罗茨泵结构示意图（5）真空泵简介真空泵简介-罗茨泵罗茨泵 泵泵体体内内两两个个呈呈8字字型型的的转转子子以以相相反反的的方方向向旋旋转转，转转子子的的咬咬合合精精度度很很高高，被被抽抽气气体体从从吸吸气气口口进进入入泵泵腔腔，被被封封闭闭在在吸吸气气腔腔V2之之内内，在在经经排排气气口口排排出出泵泵外外。（由由于于在在吸吸入入V2空空间间内内的的气气体体没没有有被被压压缩缩，当当转转子子的的顶顶部部转转过过排排气气口口边边缘缘时时，V2空空间间这这时时与与排排气气侧侧相相通通，由由于于排排气气侧侧气气体体压压力力较较高高，有有部部分分高高压压气气体体返返流流到到V2空空间间内内，使使泵泵腔腔内内突突然然升升高高达达到到排排气气压压力力。转子继续旋转时，被抽气体排出泵外。）转子继续旋转时，被抽气体排出泵外。）n工作原理：工作原理：将将扩扩散散泵泵油油加加热热至至高高温温蒸蒸发发状状态态(200oC)，让让油油蒸蒸气气呈呈多多级级状状向向下下定定向向高高速速喷喷出出时时不不断断撞撞击击使使其其被被迫迫向向排排气气口口运运动动，在在压压缩缩作作用用下下被被排排出出泵泵体体。同同时时泵泵体体冷冷却却的油蒸汽又会凝聚返回泵的底部的油蒸汽又会凝聚返回泵的底部n工工作作参参数数：实实际际抽抽速速：1-104L/s(决决定于泵体口径）定于泵体口径）极限真空：极限真空：10-5 Pan特点与使用特点与使用与与旋旋片片机机械械泵泵串串联联使使用用，需需要要机机械械泵泵抽抽预真空预真空(1Pa)；油污染；价格便宜。；油污染；价格便宜。（6）真空泵简介真空泵简介-油扩散泵油扩散泵油扩散泵结构示意图油扩散泵结构示意图n扩扩散散泵泵油油被被加加热热后后产产生生大大量量的的油油蒸蒸气气，油油蒸蒸气气沿沿着着蒸蒸气气导导管管传传输输到到上上部部，经经伞伞形形喷喷嘴嘴向向外外喷喷射射出出。由由于于喷喷嘴嘴外外的的压压强强较较低低，于于是是蒸蒸气气会会向向下下喷喷射射出出较较长长距距离离，形形成成一一高高速速定定向向的的蒸蒸气气流流。其其射射流流的的速速度度可可达达200m/s甚甚至至2倍倍音音速速以以上上，且且其其分分压压强强低低于于扩扩散散泵泵进进气气口口上上方方被被抽抽气气体体的的分分压压强强，两两者者形形成成压压强强差差。这这样样真真空空室室内内的的气气体体分分子子必必然然会会向向着着压压强强较较低低的的扩扩散散泵泵喷喷口口处处扩扩散散，跟跟具具有有较较高高动动量量和和能能量量的的超超音音速速蒸蒸气气分分子子相相碰碰撞撞而而发发生生动量和能量交换。动量和能量交换。（6）真空泵简介真空泵简介-油扩散泵油扩散泵油扩散泵结构示意图油扩散泵结构示意图n气气体体分分子子在在高高速速油油分分子子碰碰撞撞推推动动下下，被被赶赶向向下下方方，在在泵泵下下方方形形成成密密集集气气体体分分子子流流，在在出出口口处处被被前前置置泵泵抽抽走走，而而从从喷喷嘴嘴射射出出的的油油蒸蒸气气流流喷喷到到水水冷冷的的泵泵壁壁被被冷冷凝凝成成液液体体，流流回回泵泵底底再再重重新新被被电电炉炉加加热热形形成成蒸蒸气气。这这样样，在在泵泵内内保保证证了了油油蒸蒸气气的的循循环环，使使扩扩散散泵泵能能连连续续不不断断地地工工作作，从从而而使使被被抽抽容容器器获获得得较较高的真空度。高的真空度。（6）真空泵简介真空泵简介-油扩散泵油扩散泵油扩散泵结构示意图油扩散泵结构示意图（7）真空泵简介真空泵简介-涡轮分子泵涡轮分子泵n工作原理：工作原理：靠机械运动对气体分子施加作靠机械运动对气体分子施加作用，并使气体分子向特定方向运用，并使气体分子向特定方向运动的原理来工作的。涡轮分子泵动的原理来工作的。涡轮分子泵的转子叶片具有特定的形状，以的转子叶片具有特定的形状，以20000-30000转转/分的高速旋转，分的高速旋转，将动量传给气体分子，多级叶片将动量传给气体分子，多级叶片(10-40)的连续压缩保证了分子泵的连续压缩保证了分子泵的高效快速的工作。的高效快速的工作。n工作参数：工作参数：n实际抽速实际抽速：1000L/s(决定于决定于泵体口径和转速）泵体口径和转速）n极限真空极限真空：10-8 Pa涡轮分子泵结构示意图涡轮分子泵结构示意图n特点与使用特点与使用 与与旋旋片片机机械械泵泵串串联联使使用用，需需要要机机械械泵泵抽抽预预真真空空至至1Pa以以下；无油污染；价格昂贵。下；无油污染；价格昂贵。n导致涡轮泵出问题的最常见的原因导致涡轮泵出问题的最常见的原因 1、突突然然将将泵泵暴暴露露于于大大气气之之下下，涡涡轮轮叶叶片片弯弯曲曲并并互互相相碰碰撞撞，导致极大的失败。导致极大的失败。2、涡涡轮轮泵泵的的回回转转轴轴是是精精密密平平衡衡的的，所所以以在在使使用用过过程程中中严严禁禁移动或冲撞。移动或冲撞。（7）真空泵简介真空泵简介-涡轮分子泵涡轮分子泵n分子泵输送气体通常应满足以下两个条件：分子泵输送气体通常应满足以下两个条件：1、必须在分子流状态下工作，需配备前级泵。、必须在分子流状态下工作，需配备前级泵。2、转子叶片必须具有与气体分子速度相近的线速度。、转子叶片必须具有与气体分子速度相近的线速度。（7）真空泵简介真空泵简介-涡轮分子泵涡轮分子泵（8）真空泵简介）真空泵简介-低温吸附泵低温吸附泵n工作原理：工作原理：依依靠靠气气体体分分子子在在低低温温条条件件下下自自发发凝凝结结或或被被其其他他物物质质表表面面吸吸附附的的性性质质实实现现对对气气体体分分子子的的去去除除，进进而而获获得得高高真真空空的的装装置置。真真空空度度依依赖赖于于低低温温度度，吸吸附附物物质质的的表表面面积积和吸附气体的种类等。和吸附气体的种类等。n工作参数：工作参数：n常常用用的的吸吸附附物物质质：金金属属表表面面；活活性性碳碳；沸石等分子筛沸石等分子筛n极限真空：极限真空：10-110-8 Pan特点与使用特点与使用 需需要要机机械械泵泵抽抽预预真真空空(10-1pa)；无无油油高高真真空空系系统统；价价格格较较贵贵；高高温温时时，被被吸吸附附的的气体又释放出来。气体又释放出来。低温吸附泵结构示意图低温吸附泵结构示意图（8）真空泵简介）真空泵简介-低温吸附泵低温吸附泵n利利用用低低温温表表面面将将被被抽抽空空间间的的气气体体冷冷凝凝、捕捕集集、吸吸附附或或冷冷凝凝吸吸附附，使使被被抽抽空空间间的的压压力力大大大大降降低低，从从而而获获得得并并维维持持真真空空状状态态的的抽抽气气装装置置。低低温温泵泵抽抽气气是是一一种种储储存存式式捕捕集集排排气气，它它所所抽抽走走的的气气体体不不是是直直接接排排到到泵泵外外，而而是是储储留留在在泵泵内内，一一旦旦冷冷凝凝表表面面温温度度发发生生变变化化，它它所所抽抽走走的的气气体体又又重重新放出，而破坏泵的正常工作。新放出，而破坏泵的正常工作。n 泵泵停停止止工工作作后后，关关闭闭高高真真空空隔隔离离阀阀，可可以以保保持持真真空空度度不不变变。制制冷冷剂剂不不再再产产生生冷冷量量，冷冷头头逐逐渐渐恢恢复复常常温温。这这时时，冻冻结结在在冷冷板板上上的的可可凝凝性性气气体体将将蒸蒸发发，被被活活性性炭炭吸吸附附的的非非可可凝凝性性气气体体将将解解吸吸，它它们们都都跑跑到到气气相相中中去去，从从而而形形成成较较高高的的压压力力。为为安安全全及及排排出出这这些些气气体体，在在泵泵壳壳上上设设有有再再生生抽抽气气排排出出口口，泵泵工工作作时时，它它用用密密封封塞塞塞塞住住。当当停停机机时时，泵泵壳壳内内压压力力升高，通过内外压力差将密封塞顶开，壳内气体自动排放到大气。升高，通过内外压力差将密封塞顶开，壳内气体自动排放到大气。（9）真空泵简介真空泵简介-溅射离子泵溅射离子泵n工作原理：工作原理：依依靠靠高高压压阴阴极极发发射射出出的的高高速速电电子子与与残残余余气气体体分分子子相相互互碰碰撞撞后后引引起起气气体体电电离离放放电电，而而电电离离后后的的气气体体分分子子在在高高速速撞撞击击阴阴极极时时又又会会溅溅射射出出大大量量的的Ti原原子子。由由于于Ti原原子子的的活活性性很很高高，因因而而它它将将以以吸吸附附或或化化学学反反应应的的形形式式捕捕获获大大量量的的气气体体分分子子并并在在泵泵体体内内沉沉积积下下来来，实现超高真空的获得。实现超高真空的获得。n工作参数：工作参数：实际抽速：实际抽速：决定于泵体口径和阴极高压决定于泵体口径和阴极高压极限真空：极限真空：10-8 Pan特点与使用特点与使用与与旋旋片片机机械械泵泵和和分分子子泵泵配配合合使使用用，需需要要抽抽预预真真空空(10-6 Pa)；无无油油污污染染；超超高高真真空空洁洁净净系统；价格昂贵。适于抽除惰性气体。系统；价格昂贵。适于抽除惰性气体。溅射离子泵结构示意图溅射离子泵结构示意图（9）真空泵简介真空泵简介-溅射离子泵溅射离子泵n溅溅射射离离子子泵泵的的抽抽速速对对不不同同的的气气体体是是不不一一样样的的。它它所所抽抽除除的的气气体体分分子子不不会会在在高高温温下下再再被被释释放放出出来来。同同时时，Ti电电极极的的不不断断溅溅射射使使得得离离子子泵泵的的寿寿命命是是有有一一定定限限度度的的，它它根根据据所所使使用用的的真真空空度度范范围围不不同同溅溅射射而而变变化化很很大大。为为了了延延长长Ti电电极极的的使使用用寿寿命命，溅溅射射离离子子泵泵多多与与其其他他泵泵串串连连起起来来使使用用于高真空系统之中。于高真空系统之中。1.4 真空测量技术真空测量技术n目目前前，真真空空技技术术所所涉涉及及的的压压强强范范围围极极广广，因因此此找找不不出出一一种压强计能覆盖整个压强范围。种压强计能覆盖整个压强范围。n人人们们往往往往是是针针对对具具体体的的被被测测压压强强范范围围，设设法法用用这这样样那那样样的的手手段段来来测测量量。换换句句话话说说，真真空空规规是是基基于于不不同同气气体体的的物物理参数而制造的，各有千秋。理参数而制造的，各有千秋。n那那么么，怎怎么么的的真真空空规规好好呢呢？适适合合于于具具体体的的工工作作条条件件的的真真空规，就是最好的。空规，就是最好的。1.4 真空测量技术真空测量技术n根据真空度范围不同，真空测量方法和原理各不同。根据真空度范围不同，真空测量方法和原理各不同。n测测量量出出的的真真空空度度与与实实际际真真空空度度之之间间可可能能由由于于温温度度的的不不同同而而存存在在误误差差，而而且且当当气气体体处处于于分分子子流流状状态态，真真空空室室与与测测试点的气压也有所不同。试点的气压也有所不同。pc/pm=(Tc/Tm)1/2 Tc,Tm分别为真空室和测试点的温度分别为真空室和测试点的温度n当当气气体体的的流流动动状状态态接接近近甚甚至至达达到到粘粘滞滞流流状状态态的的情情况况下下，温差造成的测量误差趋于温差造成的测量误差趋于0。1.4 真空测量技术真空测量技术n真空测量元件常被称为真空测量元件常被称为真空规真空规。n真空测量技术分为低真空和高真空测量。真空测量技术分为低真空和高真空测量。n常用的有三种方法：常用的有三种方法：1.热偶真空规和皮拉尼真空规热偶真空规和皮拉尼真空规2.薄膜真空规薄膜真空规3.电离真空规电离真空规（1）真空测量技术真空测量技术-热偶规或皮拉尼规热偶规或皮拉尼规n热热偶偶规规或或皮皮拉拉尼尼规规都都是是以以气气体体的的热热导导率率随随气气体体压压力力的的变变化化为为基基础础设设计计的的，是是低低真真空空时时最最常常用用的的测测量手段。量手段。n 对对不不同同气气体体的的测测量量结结果果不不同同，因因不不同同气气体体分分子子的的导热系数不同。导热系数不同。（1）真空测量技术真空测量技术-热偶规或皮拉尼规热偶规或皮拉尼规n热偶规工作原理热偶规工作原理：气体的热导率随气体压力变化（气体热导率随着气体压力：气体的热导率随气体压力变化（气体热导率随着气体压力 的增加而上升，因而热丝的温度会随着气体压力的上升而降低），通的增加而上升，因而热丝的温度会随着气体压力的上升而降低），通 过热电偶测出热丝的温度，也就相应的测出了环境的气体压强。过热电偶测出热丝的温度，也就相应的测出了环境的气体压强。n测量范围测量范围：热偶规热偶规 0.1-100Pan特点与使用特点与使用：属低真空测量，属低真空测量，仪器结构简单，使用方便。仪器结构简单，使用方便。（1）真空测量技术真空测量技术-热偶规或皮拉尼规热偶规或皮拉尼规n皮拉尼工作原理皮拉尼工作原理：（电阻真空规）通过测量热丝的电阻随温度的变化实现：（电阻真空规）通过测量热丝的电阻随温度的变化实现 对真空度的测量。对真空度的测量。n测量范围测量范围：皮拉尼皮拉尼 0.1Pa-0.1MPan特点与使用特点与使用：属低真空测量，优缺点与热欧规相似。属低真空测量，优缺点与热欧规相似。仪器结构简单，仪器结构简单，使用方便。使用方便。（2）真空测量技术真空测量技术电离真空规电离真空规n工工作作原原理理：利利用用某某种种手手段段使使进进入入规规管管中中的的部部分分气气体体分分子子发发生生电电离离，收收集集这这些些离离子子形形成成离离子子流流；由由于于被被测测气气体体分分子子所所产产生生的的离离子子流流在在一一定定压压力力范范围围内内与与气气体体的的压压力力呈呈现现出出正正比比关关系系，则则通通过过测测量量离离子子流流的的大大小小就就可可以以反反映映出出被被测气体的压力值。测气体的压力值。n测量范围测量范围：10-9-1Pa n特点与使用特点与使用：属高真空和超高真空测量，通常与热偶规同时使用。：属高真空和超高真空测量，通常与热偶规同时使用。（2）真空测量技术真空测量技术电离真空规电离真空规n应应用用最最广广的的是是热热阴阴极极电电离离真真空空计计：高高温温阴阴极极灯灯丝丝发发射射电电子子，经经阳阳极极加加速速后后获获得得足足够够的的能能量量，与与气气体体分分子子碰碰撞撞引引起起电电离离，产产生生正正离离子子与与电电子子。电电子子及及正正离离子子数数正正比比于于气气体体的的压压力力p。收收集极收集正离子，根据所测离子流的大小指示气体压力。集极收集正离子，根据所测离子流的大小指示气体压力。n冷冷阴阴极极电电离离真真空空计计同同热热阴阴极极电电离离真真空空计计的的工工作作原原理理相相同同，只只是是电电离离源源不不同同。靠靠冷冷发发射射产产生生少少量量的的初初始始自自由由电电子子，在在电电磁磁场场的的作作用用下下最最终终形形成成自自持持气气体体放放电电。放放电电电电流流与与压压力力有有确确定定关系。关系。（2）真空测量技术真空测量技术电离真空规电离真空规n在在真真空空系系统统中中，往往往往需需要要两两种种或或多多种种仪仪表表以以互互补补彼彼此此的的不不足足和满足所有的测量范围，这就需要根据具体情况来决定。和满足所有的测量范围，这就需要根据具体情况来决定。n表表1-5给给出出了了不不同同真真空空应应用用范范围围真真空空计计的的选选用用以以及及使使用用时时应应注注意的问题。意的问题。（3）真空测量技术）真空测量技术-薄膜真空规薄膜真空规n工作原理工作原理：通过薄膜在气体压力差下产生机械位移，测量电极间电容，：通过薄膜在气体压力差下产生机械位移，测量电极间电容，对气压进行绝对测量，测量结果与气体种类无关。对气压进行绝对测量，测量结果与气体种类无关。n测量范围测量范围：10-3-100Pa(10-3 Pa相当于薄膜位移为一个原子尺寸大小相当于薄膜位移为一个原子尺寸大小)n特点与使用特点与使用：属高真空测量。属高真空测量。1.5 真空度对薄膜工艺的影响真空度对薄膜工艺的影响n真真空空薄薄膜膜的的质质量量与与材材料料、薄薄膜膜工工艺艺以以及及真真空空系系统统的的质量有关。质量有关。n真真空空系系统统的的质质量量主主要要是是指指系系统统真真空空度度的的好好坏坏，特特别别是系统内所含水蒸气与油污染的程度。是系统内所含水蒸气与油污染的程度。n保持较高的真空度保持较高的真空度，可以：，可以：、减少蒸发分子与残余气体分子的碰撞；、减少蒸发分子与残余气体分子的碰撞；、抑制它们之间的反应，减少对衬底表面的玷污。、抑制它们之间的反应，减少对衬底表面的玷污。1.6 几种典型真空系统的建立几种典型真空系统的建立（1）低真空系统低真空系统n系统组成：真空室；机械泵；热偶规n应用 低压化学汽相薄膜 沉积；真空包装等真空室真空室机械泵机械泵控制与测试控制与测试电磁阀电磁阀热偶规热偶规1.6 几种典型真空系统的建立几种典型真空系统的建立(2)高真空系统高真空系统n系统组成：真空室；分子泵或油扩散泵；机械泵；热偶电离复合规n获得高真空的操作流程 n应用 溅射沉积和蒸发等镀膜系统 真空室真空室机械泵机械泵真空计真空计高真空阀高真空阀复合真空规复合真空规扩散泵或扩散泵或分子泵分子泵低真空阀低真空阀预真空阀预真空阀真空室真空室机械泵机械泵真空计高真空阀高真空阀复合真空规复合真空规扩散泵或扩散泵或分子泵分子泵预真空阀预真空阀离离子子泵泵n系统组成：系统组成：真空室；分子泵或油扩散泵；真空室；分子泵或油扩散泵；机械泵；离子泵；热偶电离复机械泵；离子泵；热偶电离复合真空规合真空规n获得高真空的操作流程获得高真空的操作流程n应用：表面，界面及原子操纵应用：表面，界面及原子操纵 1.6 几种典型真空系统的建立几种典型真空系统的建立-(3)超高真空系统超高真空系统闸闸板板阀阀低真空阀低真空阀真空系统建立纲要真空系统建立纲要n根据系统真空度的要求，确定选用单级泵，还是多级级联泵。根据系统真空