薄膜均勻性概念

1.厚度上的均勻性，也可以理解為粗糙度，在光學(xué)薄膜的尺度上看（也就是1/10波長(zhǎng)作為單位，約為100A），真空鍍膜的均勻性已經(jīng)相當(dāng)好，可以輕松將粗糙度控制在可見光波長(zhǎng)的1/10范圍內(nèi)，也就是說(shuō)對(duì)于薄膜的光學(xué)特性來(lái)說(shuō)，真空鍍膜沒(méi)有任何障礙。在刀具、模具等金屬切削加工工具方面在生活中，我們會(huì)看到金黃色的、鈷銅色的、黑色的等七雜八色的鉆頭、銑刀、模具等，這些就是經(jīng)過(guò)鍍膜技術(shù)加工后的涂層工具。 但是如果是指原子層尺度上的均勻度，也就是說(shuō)要實(shí)現(xiàn)10A甚至1A的表面平整，具體控制因素下面會(huì)根據(jù)不同鍍膜給出詳細(xì)解釋。

2.化學(xué)組分上的均勻性： 就是說(shuō)在薄膜中，化合物的原子組分會(huì)由于尺度過(guò)小而很容易的產(chǎn)生不均勻特性，SiTiO3薄膜，如果鍍膜過(guò)程不科學(xué)，那么實(shí)際表面的組分并不是SiTiO3，而可能是其他的比例，鍍的膜并非是想要的膜的化學(xué)成分，這也是真空鍍膜的技術(shù)含量所在。機(jī)械泵：也叫前級(jí)泵，機(jī)械泵是應(yīng)用最廣泛的一種低真空泵，它是用油來(lái)保持密封效果并依靠機(jī)械的方法不斷的改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積，使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹從而獲得真空。 具體因素也在下面給出。

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油擴(kuò)散泵在真空鍍膜機(jī)中的作用

油擴(kuò)散泵：機(jī)械泵的極限真空只有10-2帕，當(dāng)達(dá)到10-1帕的時(shí)候，實(shí)際抽速只有理論的1/10，如果要獲得高真空的話，必須采用油擴(kuò)散泵。

油擴(kuò)散泵的應(yīng)用壓強(qiáng)范圍是10-1帕-10-7帕，它是利用氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象來(lái)排氣的，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，抽速大等特點(diǎn)。機(jī)械泵有很多種，常用的有滑閥式（此主要應(yīng)用于大型設(shè)備）、活塞往復(fù)式、定片式和旋片式（此目前應(yīng)用最廣泛，本文主要介紹）四種類型。油擴(kuò)散泵主要由泵殼、噴嘴、導(dǎo)流管和加熱器組成，里面主要添加擴(kuò)散泵油（日本的型號(hào)是D-704#），根據(jù)噴嘴的多少可以分為單級(jí)泵和多級(jí)泵。

擴(kuò)散泵底部?jī)?nèi)儲(chǔ)存有擴(kuò)散泵油，上部為進(jìn)氣口，右側(cè)旁下部為出氣口，在工作時(shí)出氣口由機(jī)械泵提供前置壓強(qiáng)，機(jī)械泵充當(dāng)前置泵。

當(dāng)擴(kuò)散泵的油被電爐加熱時(shí)，產(chǎn)生的油蒸汽提供前置壓強(qiáng)，機(jī)械泵充當(dāng)前置泵。2、真空機(jī)組的抽氣能力不夠了，油被污染或氧化了:3、真空室內(nèi)太臟放氣。當(dāng)擴(kuò)散泵油被電爐加熱時(shí)，產(chǎn)生的油蒸汽沿著導(dǎo)流管經(jīng)傘形噴嘴向下噴出。因噴嘴外面有機(jī)械泵提供的1-10-1帕的真空，故油蒸汽可噴出一段距離，構(gòu)成一個(gè)向出氣口方向運(yùn)動(dòng)的射流。射流后碰上由冷卻水冷卻的泵壁，凝結(jié)為液體，流回蒸發(fā)器，即靠油的蒸發(fā)——噴射——凝結(jié)，重復(fù)循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)抽氣的。

由進(jìn)氣口進(jìn)入泵內(nèi)的氣體分子，一旦落入蒸汽流中，便獲得向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量，向下飛去，由于射流具有高的流速（約200米/秒），高的蒸汽密度，且擴(kuò)散泵油具有高的分子量（300-500）故能有效的帶走氣體分子，因此在射流的界面內(nèi)，氣體分子不可能長(zhǎng)期滯留，且在射流界面的兩邊，被抽氣體有很大的濃度差，正是因?yàn)檫@個(gè)濃度差被抽氣體能不斷的越過(guò)界面，擴(kuò)散進(jìn)入射流中，被帶往出口處，在出口處再由機(jī)械泵抽走。我可是這樣認(rèn)為的，一個(gè)人連表面工作都作不來(lái)，那真的還有內(nèi)在、實(shí)在的工作嗎。

擴(kuò)散泵的油蒸汽壓是決定泵的極限真空的重要因素，因此盡量選用飽和蒸汽壓低的泵油，其化學(xué)特性要好。

由于油擴(kuò)散泵是無(wú)法杜絕有返油的幾率，那么沒(méi)有辦法保證精密產(chǎn)品的100％純凈，特別是半導(dǎo)體行業(yè)，所以就有“高真空冷凝泵＋低真空機(jī)械泵”所組成的無(wú)油真空系統(tǒng)，冷凝泵組成的排氣系統(tǒng)不僅排氣效率極高，而且有效保證真空腔的清潔，保證產(chǎn)品的質(zhì)量（避免產(chǎn)品被污染、增強(qiáng)膜層與基板之間的附著力），但是其維護(hù)成本非常的高，造價(jià)昂貴，所以普及率沒(méi)有油擴(kuò)散泵廣泛。其實(shí)每一種設(shè)備都有自己的使用壽命，比如擴(kuò)散泵用的的硅油，使用壽命為兩年左右，我就規(guī)定1年半把它換掉，這樣作是不是浪費(fèi)，我覺(jué)得不浪費(fèi)，從設(shè)備服務(wù)于生產(chǎn)來(lái)說(shuō)是值得的，老板最不希望看到的是機(jī)器在生產(chǎn)階段出現(xiàn)問(wèn)題。

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真空鍍膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.在裝飾品方面

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們喜歡將手表殼、表帶、服飾、燈飾、眼鏡架、室內(nèi)外裝飾件、五金箱包、手機(jī)殼、手機(jī)視屏、衛(wèi)生潔具、食品包裝等裝飾品精飾得五彩繽紛。

2.在刀具、模具等金屬切削加工工具方面

在生活中，我們會(huì)看到金黃色的、鈷銅色的、黑色的等七雜八色的鉆頭、銑刀、模具等，這些就是經(jīng)過(guò)鍍膜技術(shù)加工后的涂層工具。

（1）金黃色的，是在刀具上涂鍍了TiN、ZrN涂層，TiN是代應(yīng)用廣泛的硬質(zhì)層材料。

（2）黑色的，是在切削工具上涂了TiC、CrN涂層。

（3）鈷銅色的，是在刀具上鍍涂了TiALN涂層。

3.在建筑玻璃和汽車玻璃上

建筑玻璃有透光和隔熱兩個(gè)基本功能。

普通玻璃能透過(guò)絕大部分太陽(yáng)光輻射能量，這對(duì)采光和吸收太陽(yáng)光線的能量十分有利。而對(duì)于空間紅外輻射，普通玻璃雖能阻止室內(nèi)的熱量直接透過(guò)室外，但熱量被玻璃吸收后的二次散熱也會(huì)造成很大的損失。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，普通玻璃已越來(lái)越不能滿足人們的要求，而陽(yáng)光控制膜和低輻射膜正好能彌補(bǔ)了普通玻璃在這一方面的不足。如果要求不嚴(yán)格，可以選擇有油泵，加上一些防油污染措施，如加冷阱、障板、擋油阱等，也能達(dá)到清潔真空要求。陽(yáng)光控制膜可以滿足低緯度地區(qū)降低室內(nèi)溫度的要求；而低輻射膜則能滿足高緯度地區(qū)充分接受太陽(yáng)輻射能量和1大限度阻止室內(nèi)熱量外流的要求。

在玻璃上，鍍涂一層TiO2就能使其變成防霧、防露和自清潔玻璃，這種工藝在汽車玻璃上有很好的應(yīng)用。

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真空鍍膜機(jī)的真空室設(shè)計(jì)方法

真空鍍膜技術(shù)是在真空條件下采用物理或者化學(xué)方法，使物體表面獲取所需膜體，真空鍍膜技術(shù)根據(jù)其采用方法的不同科分成蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍、束流沉積以及分子束外延等，這次分析的鍍膜設(shè)備采用的是磁控濺射鍍膜。

真空室是真空設(shè)備的一個(gè)主要組成部位，真空鍍膜設(shè)備真空室設(shè)計(jì)主要考慮的就是密封性和可靠性，結(jié)構(gòu)必須要合理，真空設(shè)備的材料生產(chǎn)都是在真空室內(nèi)進(jìn)行的，材料對(duì)真空度的影響要小，設(shè)計(jì)不能馬虎，要注意一些問(wèn)題。

使用磁控濺射的真空鍍膜機(jī)一般采用的是圓筒主體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上要保證快速抽空，因氣袋會(huì)緩慢的放氣，因此要避免出現(xiàn)隔離孔穴，真空系統(tǒng)上端會(huì)加裝磁控濺射槍，為了使真空室和元件有足夠的強(qiáng)度，保證在外部和內(nèi)部的作用力下不產(chǎn)生形狀的變化，厚度需要足夠。

焊接是真空室制造中的一道關(guān)鍵工序，保證焊接之后的真空室不會(huì)產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象，須合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)，提高焊接質(zhì)量，處在超高真空的內(nèi)壁粗糙度要拋光使室外室內(nèi)表面很光潔，須特別注意的是需做好防止生銹的措施。

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