薄膜制备与分析课堂讲稿(第二讲)

第二讲第二讲真空获得与真空测量真空获得与真空测量第二讲第二讲真空获得与真空测量真空获得与真空测量l.l.真空获得真空获得抽真空设备抽真空设备①机械泵机械泵②罗茨泵罗茨泵③扩散泵扩散泵④分子泵分子泵⑤离子泵离子泵⑥升华泵升华泵抽气能力抽气能力(极限真空度极限真空度)大气大气105Pa~1Pa5Pa~10-6Pa5Pa~10-8Pa~10-10Pa10-3Pa~10-12Pa10-3Pa104Pa~10-2Pa104102110-210-4SPa抽速升抽速升/秒机械泵机械泵罗茨泵罗茨泵分子泵分子泵扩散泵扩散泵第二讲第二讲真空获得与真空测量真空获得与真空测量①机械泵的工作原理机械泵的工作原理由玻意耳定律：由玻意耳定律：)(TKvRTPVVPVVP01)(VVVPP01n个循环后：个循环后：nnVVVPP0当n则0nP但存在有害空间，所以存在极限但存在有害空间，所以存在极限Pm抽速抽速VS2(升/秒)因有害空间，所以实际抽速为因有害空间，所以实际抽速为:)1(PPSSmH0HmSPP当时，时，有害空间有害空间第二讲第二讲真空获得与真空测量真空获得与真空测量②扩散泵的工作原理扩散泵的工作原理根据流速大处气压小的原理，靠油蒸汽射流携带气根据流速大处气压小的原理，靠油蒸汽射流携带气体分子，再通过机械泵将气体排出。体分子，再通过机械泵将气体排出。气压小气压小真空室真空室接机械泵接机械泵加热器加热器(电炉电炉)扩散泵油扩散泵油冷阱冷阱冷却水管冷却水管第二讲第二讲真空获得与真空测量真空获得与真空测量③分子泵的工作原理分子泵的工作原理通过高速旋转的涡轮叶片，不断地对气体分子施通过高速旋转的涡轮叶片，不断地对气体分子施以定向的动量和压缩作用。以定向的动量和压缩作用。涡轮叶片涡轮叶片高速旋转高速旋转第二讲第二讲真空获得与真空测量真空获得与真空测量④离子泵的工作原理离子泵的工作原理钛阴极钛阴极钛阴极钛阴极不锈钢阳极不锈钢阳极高压高压5千伏千伏磁场磁场1-2千伏千伏气体分子电离气体分子电离a.钛阴极板收集离子；钛阴极板收集离子；b.溅射出来的钛原子溅射出来的钛原子吸收气体分子。吸收气体分子。抽气原理：抽气原理：⑤升华泵的工作原理升华泵的工作原理对钛丝或钛球通电加热使钛升华。对钛丝或钛球通电加热使钛升华。因大面积上充分升华钛，所以能获得大的抽气速率。因大面积上充分升华钛，所以能获得大的抽气速率。第二讲第二讲真空获得与真空测量真空获得与真空测量2.2.真空测量真空测量真空测量规管：真空测量规管：①热电偶规管热电偶规管(真空计真空计)----------低真空测量低真空测量②电离规管电离规管(真空计真空计)----------高真空测量高真空测量测量范围：测量范围：10～1Pa(在此范围测量精确在此范围测量精确)测量范围：测量范围：10-1～10-6Pa第二讲第二讲真空获得与真空测量真空获得与真空测量热电偶工作原理：热电偶工作原理：任何两根不同的金属如镍任何两根不同的金属如镍-康铜、铜康铜、铜-康铜、铂康铜、铂-铂铑等，当其两个接头的温度不同时，出现温差电动势：铑等，当其两个接头的温度不同时，出现温差电动势：)()(),(2121TeTeTT热电偶中间导体定律：热电偶中间导体定律：在热电偶回路中，加入一根中间导体，只要中间导在热电偶回路中，加入一根中间导体，只要中间导体两端的温度相同，就不会影响热电动热。体两端的温度相同，就不会影响热电动热。