真空镀膜实验报告

近代物理实验报告真空镀膜班级物理学号姓名时间2011年3月16日【摘要】本实验在完成真空获得后对玻璃片进行镀膜，从而了解真空镀膜的原理和操作步骤。同时，复习了上学期真空获得实验的仪器操作步骤和注意事项，并且锻炼了分析问题和解决问题的能力。【关键词】真空获得、镀膜【引言】随着科学技术和生产的发展，真空镀膜技术飞速进步，日益完善。真空镀膜技术已从以真空热蒸发法为主要手段的情况发展成包括电子束加热蒸发、溅射、离子镀、激光蒸发以及各类化学气相沉积等许多各具特色的高新技术在内的新的科学。真空镀膜技术已成为光学仪器、激光技术、光电子技术、半导体器件技术、照明工程、建筑材料、光纤通讯、薄膜超导、计算机及声像产品的光磁薄膜记录等诸多高新技术的重要支柱之一，它早已渗透到科学技术的各个领域和生产的各个行业，以其特有的，往往是不可替代的工艺技术发挥着越来越重要的作用。【正文】一、实验原理真空镀膜是将固体材料置于真空室内，在真空条件下，将固体材料加热蒸发，蒸发出来的原子或分子能自由地弥布到容器的器壁上。当把一些加工好的基板材料放在其中时，蒸发出来的原子或分子就会吸附在基板上逐渐形成一层薄膜。真空镀膜有两种方法,一是蒸发,一是溅射。本次实验采用蒸发方法。在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发，使其淀积在适当的表面上。1、真空系统(DM—300镀膜机)2、蒸发源蒸发源的形状如下图，大致有螺旋式(a)、篮式(b)、发叉式(c)和浅舟式(d)等。3、蒸发源选取原则（1）有良好的热稳定性，化学性质不活泼，达到蒸发温度时加热器本身的蒸汽压要足够底。（2）蒸发源的熔点要高于被蒸发物的蒸发温度。加热器要有足够大的热容量。（3）蒸发物质和蒸发源材料的互熔性必须很底，不易形成合金。（4）要求线圈状蒸发源所用材料能与蒸发材料有良好的浸润，有较大的表面张力。（5）对于不易制成丝状、或蒸发材料与丝状蒸发源的表面张力较小时，可采用舟状蒸发源。4、薄膜厚度分布设蒸发源为点蒸发源，单位时间内通过任何方向一立体角dω的质量为：蒸发物质到达任一方向面积元ds质量为：设蒸发物的密度为ρ，单位时间淀积在ds上的膜厚为t，则比较以上两式可得：对于平行平面ds，φ=θ，则上式为：由：可得在点源的正上方区域(δ=0)时：二、实验内容在进行本实验之前，需要复习上学期关于真空获得实验的操作步骤和实验原理。（1）去除玻片上的杂物，并用无水乙醇清洗载玻片至清洁无油脂，最后用电吹风吹干。（2）打开镀膜室，对里面的杂物先做处理。取出加热丝，把焊锡分成许多的小段，分别缠在加热丝上。（3）把加热丝固定在两颗螺丝之间，再放入载玻片，关上镀膜室。（4）打开机械泵对储气瓶进行抽气，观测储气瓶上的那个电偶真空计的读数。（5）拉出三通阀，机械泵对真空室进行抽气，观测真空室上的那个电偶真空计的读数。（6）在达到初真空6.7Pa条件后，先打开冷却水开关，再对油扩散泵进行预热。在加热过程中，每隔一定时间就要打转换开关，观测两个真空计的读数，结合三通阀的拉进拉出，确保真空室和储气瓶的真空度都保持在初真空以上，以满足油扩散泵的工作条件。在此过程中，还要观察冷却水的情况，根据水温调节水流量，并确保水流的畅通。（7）再过了四十分钟左右，油扩散已经达到正常工作状态。此时推进三通阀，堵塞机械泵与真空室的连接，再打开高真空蝶阀，观测电偶真空计上读数的变化。（8）当电偶真空计上的读数显示真空室中的真空度大于0.1帕以后，再打开电离真空计的开关，每隔五秒记录一次电离真空计的读数，直到达到饱和真空度为止。（9）实验结束首先关闭电离真空计，其次关闭高真空蝶阀，再次关闭油扩散泵，最后关闭电偶真空计，冷却水要再等二十多分钟后再关。（10）对真空室充入一定量的空气后，打开镀膜室，用镊子取出载玻片，即为镀膜成果。（11）对镀膜成果进行观察，分析镀膜的质量高低是由什么因素决定的。三、实验结果分析在使用油扩散泵时，有许多的注意事项和前提条件：第一，在开油扩散泵之前，必须确定冷却水已经接通，并且在实验过程中，必须时刻保持警惕，确保每个时刻冷却水都畅通无阻并保持一定的流量。第二，油扩散泵的工作基础是6.7帕，因此，在没有确保初真空的基础上，不可以打开油扩散泵工作。第三，油扩散泵在使用结束后，冷却水不能马上关闭，应该再通二十分钟以上的冷却水，使扩散泵内部冷却到室温。更为重要的是两种真空计的使用注意事项：（1）在实验刚开始阶段，机械泵对储气瓶和真空室分别抽气，此时，不能够打开电离真空计，因为其工作的基础是帕。所以，我们可以使用电偶真空计对两个地方的真空度进行测定，了解机械泵的抽气情况。（3）电离真空计由于其基础真空度的要求，在实验中的使用就要非常小心，归结起来有三方面：在打开前要确保真空度符合要求；使用时要高度警惕，预先做出判断，抢先关闭，以免烧坏；关闭时要首先关真空计，不能先关高真空蝶阀。载玻片镀膜的好坏主要看亮度和膜的厚度，好的镀膜成果就像我们生活中看到的镜子一样。经过分析，我们认为膜的好坏是由以下几个方面来决定的：（1）焊锡的缠绕方式。焊锡在受热后容易掉下去，如何使它少掉离就是由缠绕方式决定的。本实验中最优的方案就是采用一小段一小段的绕法，这样既能最大程度的防治掉落，又能防止大范围的短路。（2）对载玻片的处理。在镀膜之前，应该用无水乙醇对玻片进行