Základné vedomosti o vákuu

Základné vedomosti o vákuu

IKS PVD, pvd výroba vákuových náterových zariadení, kontaktujte nás teraz, získať viac informácií o vákuovom nátere.

,

Techniky fyzickej depozície výparov (PVD), ako je odparovanie, rozprašovanie a depozícia iónov, sa môžu uskutočňovať iba za podmienok vákua.

Príprava moderných tenkovrstvových materiálov, či už technológie fyzikálneho nanášania výparov (PVD) alebo technológie chemického vylučovania z plynnej fázy (CVD), zahŕňa výrobu, transport, reakciu, kondenzáciu, depozíciu a iné procesy v plynnej fáze vo vákuových podmienkach. Preto sú v tomto článku stručne predstavené základné vedomosti o vákuu pri príprave tenkých vrstiev.

Základné vedomosti o vákuu

Pomocou vonkajšej sily na odstránenie molekúl plynu v určitom uzavretom priestore, takže tlak v priestore je menší ako jeden tlak atmosféry, potom sa fyzický stav plynu v priestore nazýva vákuum.

V roku 1643 slávny pokus o atmosférickom tlaku spoločnosti Torricelli odhalil po prvýkrát existenciu vákua, nízkotlakového fyzikálneho stavu tenkého plynu a získal definíciu atmosférického tlaku (tlak vytvorený 76 mm ortuťovým stĺpcom je definovaný ako 1 atm) a základ pre meranie vákua.

Stupeň vákua je reprezentovaný tlakom plynu a počiatočná jednotka vákuového stupňa je mmHg (1 atm = 760 mmHg).

V roku 1958, v pamäti Torricelliho, prvé štyri písmená jeho mena Torr boli použité na nahradenie mmHg ako jednotku vákuového stupňa (1 torr = 1 mmHg).

Bol prijatý aj systém centimetrový gram-druhý (CGS), s jednotkou (1bar = 1 x 105Pa) a väčšinou s mbar (1mbar = 100Pa).

V súčasnosti s postupom štandardizácie postupne prevažuje medzinárodný systém jednotiek (systém SI, konkrétne systém MKS) a stupeň vákua zaberá Pa ako jednotku (1atm = 1,013 * 105Pa).

Pamätajte, že vákuum v zátvorkách sa zvyčajne premení na jednotky a matka sa nebude musieť obávať toho, že budem zmätený rôznymi jednotkami v literatúre.

Vákuové akvizície

Napríklad, pri pití nápoja cez slamu, princípom je, že vysávame vzduch v slame a vytvárame vákuum vo vnútri slamy (tlak vnútri slamy je menší ako vonkajší atmosférický tlak). Pod tlakom rozdielu tlačíme nápoj vnútri plechovky do našich úst cez slamu.

Podobne pri príprave moderných tenkovrstvových materiálov môže byť potrebné vákuum "nasat" aj mimo vzduchu usadeného v miestnosti zariadením, ktoré nazývame vákuové čerpadlo.

Podľa pracovného princípu vákuovej pumpy je možné ho rozdeliť do dvoch kategórií: čerpadlo na prepravu plynu (plyn je neustále inhalovaný a vypúšťaný z vákuového čerpadla na dosiahnutie účelu výfuku) a čerpadlo na zachytávanie plynu (s využitím aktívneho uhlia a iných inšpiratívne materiály a zariadenie na studený zdroj, ktoré majú byť odčerpané molekulami plynu v čerpacom priestore). Podľa rozsahu pracovného tlaku vákuovej pumpy sa dá rozdeliť na prvý stupeň čerpadla (vysoký štartovací tlak) a po štádiu čerpadla (nízky štartovací tlak).

Vzhľad a vnútorná štruktúra mechanického čerpadla s rotačnými lopatkami je znázornená na obrázku 1. Jedná sa o druh čerpadla na prepravu plynu, ktorý môže pracovať priamo z atmosférického tlaku. Je to bežne používané predné čerpadlo.

Obrázok 1 Vzhľad mechanickej pumpy a vnútorný štruktúrny diagram

Princíp fungovania mechanického čerpadla je použitie rotácie rotora mechanických pohyblivých častí na excentrickom kolese na dosiahnutie účelu inšpirácie-kompresie-výfuku, ako je znázornené na obrázku 2 (šedé body na obrázku reprezentujú vzduch ).

Obr. 2 schematický diagram pracovného princípu mechanického čerpadla

Turbomolekulárne čerpadlo je druh čerpadla vysokej nadmorskej výšky generovaného modernou vákuovou technológiou pre požiadavky na bezolejové a vysoko vákuové prostredie. Je to druh čerpadla na prepravu plynu. Avšak jeho počiatočný pracovný tlak musí byť menší ako 1 Pa. Jeho vzhľad a vnútorná štruktúra sú znázornené na obrázku 3.

Obr. 3 vzhľad a vnútornú štruktúru turbínovej molekulárnej pumpy

V molekulárnom čerpadle turbíny sú viacstupňové rotory a statory s rôznymi rotormi a statormi prekladané a rýchlosť lopatky rotora je až 20000 až 60000k r / min. Molekuly plynu transportované z horného čepele budú ďalej pod tlakom spodného listu ďalej stlačené, to znamená, že kinetická energia sa nepretržite prenáša na molekuly plynu v dôsledku zrážky a molekuly plynu sa stlačia a vypúšťajú krok krok po tom, ako je vybavená kinetickou energiou, ako je znázornené na obr. 4.

Obr. 4 pracovný princíp turbínovej molekulárnej pumpy

Stojí za zmienku, že v procese prípravy filmu, nemusíte priamo spustiť molekulárne čerpadlo, pretože v podmienkach s nízkym vákuom (viac atmosférických molekúl) molekulárne čerpadlo čepel ľahko byť poškodený, zistil šéf kritizoval malé, v prípade, že molekulárna pumpa praskne vlastné poškodenie, nemôže byť nákladovo efektívna. Takže je dôležité pamätať na otvorenie mechanického čerpadla a ďalšieho predbežného čerpadla, aby ste získali určitý stupeň vákua pred prevádzkou molekulárneho čerpadla.

Meranie vákua

Aby bolo možné pochopiť stupeň vákua (tlak vzduchu) v depozičnej komore v reálnom čase, je pri príprave fólie potrebný vákuový meradol (vákuový meradlo).

Podľa princípu merania vákuového stupňa sa dá rozdeliť na absolútny vákuový merač (priamo určiť hodnotu tlaku v určitom priestore) a relatívny vákuový merač (najprv zmerajte iné fyzikálne veličiny súvisiace s tlakom po prepočte na získanie hodnoty tlaku ). Pretože sa meradlo vákua ľahko meria, často sa používa na meranie stupňa vákua nanášania filmu.

Ako bolo uvedené vyššie, vákuové čerpadlo má prísne požiadavky na vákuový prevádzkový rozsah, podobne, rôzne stupne vákua, je potrebné použiť rôzne vákuové merače na meranie.

Vákuový ukazovateľ Pirani sa často používa na meranie s nízkym vákuom, čo je lepšia forma termočlánkového vákuového meradla. Obr. 5 je schematický diagram pracovného princípu. V trubici sú dve sady vlákien. Keď sú obe skupiny filamentu napájané a zahrievané, rýchlosť rozptylu tepla na vlákne sa tiež líši kvôli rozdielu v tenkej vrstve okolitého vzduchu. Preto sa odolnosť obidvoch skupín filamentov bude líšiť v dôsledku rozdielu v teplote a prúd prechádzajúci vláknom sa tiež zodpovedajúcim spôsobom zmení. Vzhľadom na pevný tlak vzduchu na referenčnom konci zostáva teplota vlákna, odpor a prúd na referenčnej časti nezmenená, takže stupeň porovnania v dutine, ktorá sa má merať, sa dá dosiahnuť.

Obr. 5 schematický diagram pracovného princípu piránského vakuového meradla

Meracie pole vysokého vákua využíva ionizačný vákuový merač, ktorý je potrebné použiť spolu s pirani a inými zariadeniami s nízkym vákuom. Ionizačný vákuový meradol sa skladá hlavne z troch elektród: katóda (filament), anóda a zberač iónov. Jeho pracovný princíp je znázornený na obrázku 6. Elektróny emitované z horúcej katódy sa zrýchľujú na mriežku, zrážajú sa a ionizujú molekuly plynu v ich ceste. Keď sa elektróny vzájomne zrýchľujú a spomaľujú, budú nakoniec uviaznuté odstránením pólov. V procese oscilácie elektrónovej vratky budú molekuly plynu kontinuálne ionizované a plynové ióny budú lietať na póly zberu iónov na vytvorenie slučkového prúdu. V prípade statického katódového emisného prúdu a pevného typu plynu bude intenzita iónového prúdu závisieť len od tlaku ionizovaného plynu a stupeň vákua v ložiskovej miestnosti sa môže konvertovať intenzitou iónového prúdu.

Obr. 6 schematický diagram pracovného princípu ionizačného vákuového meradla

Zavedením tohto článku sa domnievame, že máme najzákladnejšie pochopenie definície vákua, konverzie rôznych jednotiek a získania a merania vákua.