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真空技术原理 李 勤 涛 概论 ?? 真空技术原理 为了使被研究的样品不被周围气氛所污染，获取“原子清洁”的表面，表面分析过程往往是在真空或超高真空中进行的。目前，人们所广泛使用的很多表面分析设备都具有真空系统。 薄膜制备设备往往涉及真空系统。 概论 ?? 真空技术原理 真空单位 Atmospheres (atm): Scale relative to our atmospheric pressure as 1 atm Pascal (Pa): SI unit equal to N/m2 mBar: Equal to 1x10-8 Pa. Torr or mmHg: Most commonly used pressure unit, based on mercury vacuum gauges. 概论 ?? 真空技术原理 真空的划分 概论 ?? 真空技术原理 真空的意义 概论 ?? 真空技术原理 真空的意义 概论 ?? 真空技术原理 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 · 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 Materials to be Avoided (high vapor pressures) Zn, Cd: especially be careful of fasteners, bolts Brass （黄铜） Certain solders Any type of grease or oils 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的获得 概论 ?? 真空技术原理 真空的测量 概论 ?? 真空技术原理 真空的测量 概论 ?? 真空技术原理 真空的测量 概论 ?? 真空技术原理 真空的测量 * 2010/9 Atmospheric: 760 Torr Low Vacuum: 1 to 1x10-3 Torr Medium Vacuum: 1x10-3 to 1x10-5 Torr High Vacuum (HV): 1x10-6 to 1x10-8 Torr Ultra-High Vacuum (UHV): 1x10-9 Torr Monolayer Coverage Time（单层覆盖时间） For an ideal gas, the time needed for monolayer coverage is given by: tML ? 1019/ ZA where ZA is impingement rate（碰撞率）. Impingement Rate (Flux) For an ideal gas, the impingement rate is given by: ZA = ρ v / 4 where, ρ - the number density of gas molecules v - the mean velocity 104 5 x 105 3 x 1012 10-10 UltraHigh 1 50 3 x 1016 10-6 High 10-3 5 x 10-2 3 x 1019 10-3 Medium 10-6 5 x 10-5 3 x 1022 1 Low 10-9 7 x 10-8 2 x 1025 760 Atmospheric Time / ML, tML (s) Mean Free Path(m) Gas Density, ρ (molecules m-3 ) Pressure (Torr) Degree of Vacuum P ~ 10-10 Torr Maintain a Clean Surface: P ~ 10-6 Torr Collision Free Conditions: Ultimate Pressure Low Vacuum (Rough) Pumps Rotary Vane Pumps(旋转叶片泵） Sorption Pumps （吸附泵） High Vacuum Pumps Diffusion Pumps（扩散泵） Turbo Molecular Pumps（涡轮分子泵） Ultra-High Vacuum