機械真空泵

1、機械真空泵，利用機械運動（轉動或滑動）獲得真空的泵叫機械的真空泵2旋片真空泵a單級旋片真空泵b雙旋片式真空泵c旋片氣鎮(zhèn)真空泵3渦輪分子泵，是一種機械的高真空泵，泵內裝有帶槽的園盤或帶葉片的轉子，它在定子對應的園盤間旋轉，以和氣體分子相同數(shù)量級的線速度轉動的一種分子牽引泵，泵正常工作適于在分子流狀態(tài)下工作，真空度范圍為102～1010。4羅茨真空泵，該泵在1～102TR時有較大的抽速，完全可以彌補油封旋轉泵和油擴散泵在此壓力范圍內抽速不定

2、的缺陷，在真空系統(tǒng)中起增壓作用，故又稱機械增壓泵。羅茨泵不能單獨使用，必須和前級泵串聯(lián)使用。5擴散泵擴散泵是以低壓高速蒸氣流（油或汞等等蒸氣）作為工作介質的氣體動量傳輸泵。氣體分子擴散到蒸氣射流中，被送到出口，在射流中氣體分子密度始終是低的。這種泵適用于在分子流條件下工作。擴散泵的極限真空度取決于泵液蒸氣壓的大小、附加冷凍擋板或液氮冷阱，一般在103～109托，抽速大，范圍寬從幾升秒～十幾萬升秒。擴散泵在使用中必須配前置真空泵。擴散泵的

3、工質有汞和油，因此，擴散泵又可分為油擴散泵和汞擴散泵兩種。油擴散泵：油擴散泵以低飽和蒸氣壓的擴散泵油為工質，在前級真空102～103托條件下，可以獲得103～105托真空度，如果采用冷凍擋板或夜氮冷阱，并對容器進行烘烤除氣還可以得到108～1011托超高真空。它是目前獲得高真空或超高真空的主要設備。油擴散泵的主要特點是：抽氣能力大，抽速范圍寬，對所抽氣體（包括惰性氣體）無選擇性結構簡單，沒有機械運動部分，操作簡單，便于維護，壽命長，容易

4、獲得高真空或超高真空。油擴散泵不適用于擔抽除對金屬有腐蝕作用及對泵油產(chǎn)生化學反應的氣體。油蒸氣的返流分子態(tài)氣體的反擴散油的裂化分解：擴散泵油有礦物油和硅油兩種，前者的熱穩(wěn)定性及搞氧化能力差，加熱易熱解裂化，返流到擴散泵中的機械泵油也易熱解，即由高分子油裂化成底分子的氫和碳氫化合物。這些裂解物易返流而影響極限真空度的提高清洗不凈，污物殘留在泵內反復物質循環(huán)，成為限制極限真空度的氣體。密封性不好，因檢漏不嚴格而未消除的微小漏孔。提高油擴散泵

5、極限真空度的方法：改進設計，選擇合理的結構，足夠的加熱功率，選用恰當?shù)膰娮旖嵌燃伴g隙，增加蒸氣流速，減少蒸氣流散射，凸腔可提高抽速三分一左右。減少返流；在一級噴嘴加水冷擋油帽，可使返油量降低半個到兩個數(shù)量級，在擋油帽上涂敷聚四氟乙烯可使返油率大大減少。擋板、低溫、水冷擋板可降低返油量。用液氮冷阱捕集返流蒸氣。在泵進氣口安裝13X型分子篩或氧化鋁吸附，吸附返流的蒸氣，可以獲得1010～1011托的真空度.在真空室與擴散泵之間裝上用涂氮冷卻

6、的鈦升華阱，可以消除有機物蒸氣對系統(tǒng)的污染?？刂茢U散泵油的返流，在泵起動和停止后的一段時間內有兩個最大峰值，運轉時應利用閥門的關閉避開這兩個最大返油區(qū)。選擇良好的工作液，飽和蒸氣壓低，熱穩(wěn)定性好，化學穩(wěn)定性好，氣化熱低。最新的工作液有全氟醚油、天然碳化氫油（可獲得104～108托的極限真空）、合成碳化氫油（可獲得104～1010托板限真空）還有聚本醚、聚乙烯等等工作液，當前普遍應用硅油有274和275。為減少氣體的反擴散，在擴散泵的前級

7、再串接一臺擴散泵，可以降低前級氣體分壓，采用多級泵（如用四級泵代替三級泵）可以降低壓縮比，減少氣體的反擴散。太高或極間距離太大，氣體中形成的離子將因非彈性碰撞而減速，以致于當轟擊陰極時，已無足夠的能量產(chǎn)生二次電子，在大多數(shù)輝光放電濺射過程中，壓力與極間距的乘積正好在巴邢曲線最小值的左邊，因此需要相對來說較高的放電擊穿電壓。如圖給出了直流輝光放電的發(fā)光區(qū)，電位分布及凈空間電荷沿極間距的分布圖線，靠近陰極有一明光量的發(fā)光層，稱陰板輝光區(qū)，在

8、該區(qū)，電壓降約為1020V，二次電子被加速飛離陰極獲得的能量剛好為氣體原子的激發(fā)電位，當該電子與中性氣體原子碰撞時產(chǎn)生激發(fā)且發(fā)光。該發(fā)光與陰極材料費及入射離子有關，電子在陰極暗區(qū)發(fā)生大量的電離碰撞，很快地失去了能量。由于幾乎全部極間電壓降都落在該暗區(qū)上，因此正離子被告加速射向陰極，但是，因此正離子的遷移率遠低于電子的遷移率，所以，在陰板暗區(qū)內正離子占優(yōu)勢，該空間電荷呈現(xiàn)正值，在陰板表面形成一個正離子殼層，陰極暗區(qū)是氣體輝光放電的最重要的

9、組成部分。負輝光區(qū)具有強烈的顏色和光高亮，人們可以根據(jù)該區(qū)的顏色和光亮判斷濺射工況和濺射原子的密度，由于電子能量低于氣體原子電離電位，但卻高于其激發(fā)電位，故而在該區(qū)內碰撞氣體原子產(chǎn)生強烈的發(fā)光，直到其能量低于激發(fā)電位后進入法拉第暗區(qū)。法拉第暗區(qū)和正柱區(qū)幾乎是等等電位區(qū)，其唯一的作用是連接負輝光和陽極，不一定是輝光放電區(qū)所必須的。一般來說，在陰極受到均勻轟擊的情況下，陽極應放在距陰極34倍陰極暗區(qū)寬度以遠的地方，而且，這個距離與氣體壓力成

10、反比關系。2低頻交流輝光放電在頻率低于50kHz的交流電壓條件下，離子有足夠的活動能力且有充分的時間，在每個半周時間內在各個電極上建立直流輝光放電，這種放電被稱為低頻交流輝光放電。低頻交流輝光放電，除了兩個電極交替地成為陰極和陽極之外，其機理基本上與直流輝光放電相同。3射頻輝光放電在一定氣壓下，在陰陽極之間施加交流壓，當其頻率增高到射頻頻率時即可產(chǎn)生穩(wěn)定的射頻輝光放電，射頻光放電有兩個重要的特征，在輝光放電空間中電子振蕩達到足以產(chǎn)生電離

11、碰撞的能量，所以減小了放電對二次電子的依賴，并且降低了擊穿電壓，射頻電壓可以穿過任何種類的阻抗，所以電極就不再要求是導電體，可以濺射任何材料，因此射頻輝光放電廣泛用于介質材料的濺射。一般射頻濺射的射頻頻率為（5～30MHz），在此頻率下，由于電子質量小很容易跟隨外電場從射頻場中吸收能量并在場內作振蕩運動。在這種情況下，電子的運動路程不是簡單的由一個電極到另一個電極的距離，而是經(jīng)過多次來回的很長路程，因此電子與氣體粒子的碰撞幾率很大，引起

12、強烈的電離，從而使擊穿電壓和維持放電的工作電太均低（其工作電壓只有直流輝光放電的十分之一）。通常，射頻輝光放電可以在較低的電壓下進行。列如，直流輝光放電常在100～101Pa運行。射頻輝光放電可以在101～102Pa運行。而且，大多數(shù)離子的活動性甚小，可忽略它人對電極的轟擊，但是，情況不總是如此，若有一個或二個電極通過電容耦合到射頻振蕩器上，該電極上將建立一個脈動的電壓。由于電子和離子的遷移率之間的差別，輝光放電的IV特性類似于一個有漏

13、電的整流器。見圖4也就是說，通過電容器引入射頻電壓時，將有一個大的初始電流流過電極，而在第二個半周內權有一個相對較小的離子流流過。所以通過電容器傳遞電荷時，電極表面的電位必然自動偏置為負極性，直到有效電流（即名周的平均電流）為零。平均直流電位Vs的數(shù)值近似與所加峰值電壓相等。如果在射頻裝置中，將濺射靶和基片完全不對稱布置，正離子以均等等的機會轟擊濺射靶和基片，濺射成膜是不可能的。實際上，只要求靶上得到濺射，那么這個電極濺射靶）必須絕緣起