真空技术的物理基础.pptVIP

真空镀膜技术 教材与课时 3学分，其中上课40学时，8学时实验 本课程内容包括：真空技术，薄膜技术 两部分 教材： 1。王欲知，陈旭 ，真空技术，北京航空航天大学 出版社 ， 2007.6，第2版。 2。杨帮朝，王文生，薄膜物理与技术，电子科技大学出版社， 1994年。 参考书： 3。王晓冬，真空技术，冶金工业出版社，2006年9月第1版。 第1章 真空技术的物理基础 简要叙述真空技术的基本理论 详细的内容请看教材。 1.1 真空的概念 在真空技术中，“真空”泛指低于一个大气压的气体状态，换言之，同正常的大气比，是较为稀薄的一种气体状态. 同正常的大气比, 气体的分子数少 。 随着海拔高度（离海平面的垂直高度）越高，气体越稀薄。.. 通常意义上，在地球上，人能生存的状况都不应称作真空。 真空应说成低于周围大气压的状态。 1.2 真空的单位---压强 在真空技术中，压强所采用的法定计量单位是帕斯卡（Pascal），系千克米秒制单位，简称帕(Pa), 是目前国际上推荐实用的国际单位制（SI）。 1Kg×9.80665m/s2=9.80665 牛顿 (Kg.m/s2) 1N（牛顿）= 1Kg.m/s2. 1Pa =1牛顿/平方米=1 Kg /m.s2 1个标准大气压=760mmHg高; 1个标准大气压(atm)＝0.76m×13595.1Kg/m3×9.80665m/s2= =101325牛顿／m2=101325Pa=1.01325×105Pa 1毫米泵柱（mmHg）=133.322pa. 1mmHg=1orr 1托（Torr）=1/760 atm=133.322Pa; 巴（bar） 1bar=105Pa 毫巴 1mbar=100Pa 1.3 真空特点 1。 与大气有压差。压强低于一个大气压，故需要一个“真空”容器，即真空设备。该容器在地球上就需要承受一个大气压力的作用，压力的大小则看容器内外压差。内部为真空环境的容器，可以认为压差为1个大气压。所以该容器必需承受大于1个大气压力的作用。 如需获取真空条件，必须研制设计生产真空设备，需要进行真空获取、测量、气体成分分析，如何有效设计、防漏、检漏等。 2。分子数密度低。在“真空”下，由于气体稀薄，即单位体积内的分子数目较少，故分子之间或分子与其它粒子，如电子、离子之间的碰撞就不那么频繁，明显减少， 分子主要碰撞表面，如容器表面四壁、内部装置的次数也相对减少。这是真空的最主要的特点。正是如此，各种真空设备正是利用它进行工作。 1.4 真空技术的应用 1。电真空器件 内部为“真空”环境的电子器件，如：微波管，显像管、真空摄像管、微光管，白炽灯，日光灯，荧光灯，钠灯，钨灯等。 它们 都需要良好的真空: 主要原因在于：其原理基于利用电场、磁场等来控制电子流的运动，以达到放大、振荡、显示图像等目的，如果器件中气体分子较多，电子流就不可避免与分子碰撞，改变运动的规律。 电真空器件一般都有一个电子源，如各种热阴极光电阴极等，它们都是一些敏感的化学性活泼表面，极易受到气体的“中毒作用”而失效，只有在真空中才能正常工作。 基于上述二个原因，不难理解，一旦电真空器件的内部真空变坏，必然导致器件性能变坏，甚至完全失效。 显像管真空较差，就会导致电极间交叉跳火，出现离子斑。摄像管真空较差，分辨率下降由于电子束遭分子碰撞，聚散不良。图像增强器真空较差，降低灵敏度，还出现图像频变斑点。 真空不良对各种器件性能的影响是十分明显的，通常电真空器件的寿命取决于阴极的寿命。而气体对阴极的中毒作用是积累的，随着时间的加长，阴极愈来愈坏，最后管子就完全不能应用了。 2. 镀膜和材料制取设备 真空蒸发镀膜，溅射镀膜，离子镀膜，化学气相沉积镀膜。等 3. 电子学和光电子学的应用 半导体中硅薄膜，超纯硅，提纯，二极管，三极管，PN结，超大规模，超大规模集成电路，光电子器件的 制备 以及应用。 等等，都需要真空环境。 4。真空冶金 真空熔炼，真空焊接，真空热 处理，真空蒸馏等等。 5. 表面物理中应用 各种表面分析仪器，如低能电子衍射仪，俄歇电子能谱仪，光电子能谱仪，二次离子质谱仪等，这些仪器可以分析材料组分，结构，化学组成，污染，掺杂等，可以监视材料的生长、制作、分解、激活，分析其机理及影响其寿命的因素。 6. 宇宙航行及空间科学研究。 太空极高真空环境需要在地球上模拟，有许多新的现象，是大气环境中所没有的。例如没有对流，没有内摩擦。 7. 在原子研究中和利用中的应用。 1.5 真空度的概念 “