真空镀膜机真空基础知识介绍-天生赢家 一触即发

      今天汇成真空小编为大家详细介绍一下真空镀膜机真空基础知识，不管是新进的工作人员，还是经验丰富的工程师，对真空镀膜机的基础知识了解必不可少，学习真空镀膜技术就跟搭建房子是一样的，先要搭建好地基，才能一步步的学习更深入专业知识和技能。

       真空的定义真空的含义是指在给定的空间内低于一个大气压力的气体状态，是一种物理现象。在“虚空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压力小于一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。真空常用帕斯卡（pascal）或托尔（torr）做为压力的单位。在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。1641年意大利数学家托里拆利在一根长管子内加满水银，然后很缓慢的将管口倒转在一个盛满水银的盆内，管子内水银柱的末端是 76 厘米高。这时玻璃管最上方无水银地带是真空状态。这一实验为“托里拆利实验”，完成实验的玻璃管为“托里拆利管”。爱因斯坦在用场论观点研究引力现象时，
已经认识到空无一物的真空观念是有问题的，他曾提出真空是引力场的某种特殊状态的想法。首先给予真空崭新物理内容的是p.a.m.狄拉克。狄拉克于1930年为了摆脱狄拉克方程负能解的困境，提出真空是充满了负能态的电子海。
 
        真空分类在真空技术中按照压力的高低我们可以区分为：
        粗略真空（rough vacuum） 760 ~ 10 torr
        中度真空（medium vacuum） 10 ~ torr
        高真空 （high vacuum）~ torr
        超高真空（ultra-high vacuum） torr以下
 
        气体在真空中的流动，真空系统一旦启动，系统管道中就存在定向的气体流动，即稀薄气体沿管道的流动。气体在管道中的流动状态不同，管道的流导也不一样，也就是说，管道对气体的流动的影响，不仅取决于管道的几何形状和尺寸，还与管道中流动的气体种类、温度和压力有关。所以在计算管道对气体的流导时，首先必须判明管道中的气流是哪一种流动状态。稀薄气体沿管道的流动与常压气体有区别也有联系，研究稀薄气体沿管道的流动是真空科学的重要内之一。
 
         气体流动状态的分类在真空系统管路中的气流有五种流动状态：湍流(又称紊流、涡流)；湍—粘滞流；粘滞流(又称层流、粘性流、泊稷叶流)；粘滞—分子流；分子流(又称自由分子流、克努森流)。湍—粘流是湍流和粘滞流之间的过渡状态。粘滞—分子流是粘滞流和分子流之间的过渡状态。湍流（turbulence flow）：管道中气体的压强和流速高，流线无规则且有旋涡，旋涡时隐时现，流动呈不稳定状态，质点的速度急剧变化着，加速度大，因而惯性力对流动起支配作用。一般存在于真空系统工作初期。
 
         粘滞流（viscous flow）：当压强和流速逐渐降低，流线就有规律，随管道形状变化而变化，流动变成各部分具有不同速度的流动层。内摩擦力对流动起支配作用。分子流（molecular flow）：气体压强进一步降低，当气体分子的平均自由程与管道直径相当时，开始出现新的流动状态，气体分子间的碰撞很少，甚至可以忽略，而气体分子依靠本身的热运动与管壁频繁碰撞，在管道内分子密度梯度的推动下，由高压端流向低压端。这种气流是一个个分子单独运动的综合效果。“漫反射”现象是促成分子流特殊运动规律的重要物理基础。
         当容器中同时存在多种气体成分时，容器中气体总压强等于各气体分压强之和。总压强测量方法可分为直接法和间接法两种。直接法利用液柱差、机械变形等原理直接测量压强，包括液位压强计、压缩式真空计、弹性元件真空计等。根据前两种仪器测出的物理量可算出压强值，属于绝对真空计。间接法利用气体某些物理性质（如热传导、粘滞性、电离及光散射效应等）来测量压强，包括热传导真空计、粘滞真空计及电离真空计等。在真空技术中使用的真空计绝大多数采用间接法，这些真空计必须用绝对真空计或其他方法校准。对于用间接法测量的真空计，由于不同种类气体的物理性质不同，即使在相同压强下，压强读数也随气体而异，因此要用相应的气体来校准。当被测气体不是单一成分时，这些真空计的读数的含义较为复杂。由于一般真空计校准时所采用的气体是纯氮，因此这些真空计的读数在未经气体种类修正之前统称为等效氮压强。当被测空间包含多种气体成分时，只有通过分压强测量才能精确地反映容器中的真空状态和总压强常见的真空计热传导真空计利用气体在不同压强下热传导能力随之变化的原理测量气体压强。在这类真空计中，
 
          以一定加热电流通过装有热丝的规头，热丝的温度决定于加热和散热之间的平衡。散热能力是气体压强的函数，故热丝的温度随压强而变化。测量低压强 (p<100帕)时，参考室抽至高真空,其压强近似为零。当测量室压强不同时，薄膜变形的程
度也不同。在测量室中有一固定电极，它与薄膜形成一个电容器。薄膜变形时电容值相应改变，通过电容电桥可测量电容的变化从而确定相应压强值。为了防止薄膜发生蠕变，通常采用零位法测量，即在固定电极和
薄膜之间加一直流电压，利用静电力补偿薄膜受压强差而产生的应力，使膜片保持零位。电容薄膜真空计可直接测量气体或蒸气的压强，测量值与气体种类无关、结构牢固、可经受烘烤，如对不同压强范围采用不同规头，可得到较高精度。电容薄膜真空计可用于高纯气体监测、低真空精密测量和压强控制，也可用作低真空测量的副标准。
 
       电离真空计，简称电离计，利用气体电离的原理来测量压强。电离真空计分为热阴极和冷阴极两大类。热阴极电离真空计的规头中通常有三个电极，即阴极、阳极和收集极，分别起发射电子、加速电子和收集离子的作用。电子从阴极向阳极运动的过程中使气体电离，如果忽略二次电离效应（指电离过程中产生的新电子受电场加速又获得电离能力并引起新的电离），每个从阴极发出的电子所产生的正离子数和空间的气体密度成正比，因此在一定温度下和压强成正比。所以收集极接收的离子流ii=siep，ie为阴极电子发射电流，s为比例常数，称为电离计系数。在一定温度下用标准真空计校验电离计系数后，即可根据离子流的大小确定压强。热阴极电离计规头主要类型阴极一般采用钨丝，阳极可做成栅网状，使电子能在其两
侧来回穿行以增加电子的行程，故又称栅极。
 
       三极管型电离计收集极为圆筒形并置于栅极外侧其压强测量范围是 10-1～10-5帕。当工作压强高于10-1帕时，钨丝寿命缩短,而且由于二次电离效应，离子流与压强的关系开始偏离线性。涂氧化钍或氧化钇的铱丝阴极可工作在高达 100帕的压强下并有相当长的寿命，这种灯丝即使在大气中加热也不致损坏。如果电离计规头采用这种灯丝，并把阳极和收集极都做成特殊形式，缩短电极间距离，降低阳极电压，使气体电离几率降低（即电离计系数降低），则这种电离计可以测量10-3～100帕的压强，称为高压强电离计。三极管型电离计测量低压强的下限决定于收集极的光电流，即由于电子打在阳极上产生的软 x射线照射到收集极上引起光电发射，光电流便构成收集极电流的本底。当光电流占离子流的10%时即达到电离计的测量下限。将电离计规头收集极做成细丝并放在栅极轴线位置上，灯丝位于栅极外侧，这时电离计的灵敏度变化不大，而由于收集极面积小，它所截获的x射线比三极管型减少3个数量级，这种电离计可测量低至10-8帕的压强。它是1950年由贝亚得和阿尔玻特提出的，故称ba计。为测量10-9帕或更低的压强可采用调制 ba 计、引出极电离计、弯柱电离计或热阴极磁控电离计等。这些电离计还能在一定程度上排除栅极电子诱导脱附离子对压强测量的影响。
 
       想要成为资深的专业镀膜技术工程师，大家一定要先打好真空镀膜机镀膜基础知识，为后期成为资深工程师做准备。