المعرفة الأساسية للفراغ
Dec 12, 2018| المعرفة الأساسية للفراغ
تصنيع معدات طلاء الفراغ PVD ， pvd ، اتصل بنا الآن ، للحصول على مزيد من التفاصيل حول طلاء الفراغ.
.
لا يمكن تحقيق تقنيات الترسيب الفيزيائي الفيزيائي (PVD) ، مثل التبخر والبخار والترسيب الأيوني ، إلا في ظروف الفراغ.
إن تحضير مواد الأغشية الرقيقة الحديثة ، سواء كانت تقنية ترسيب البخار الفيزيائي (PVD) أو تكنولوجيا ترسيب البخار الكيميائي (CVD) ، تنطوي على توليد الطور الغازي ، النقل ، التفاعل ، التكثيف ، الترسيب وغيرها من العمليات تحت ظروف الفراغ. لذلك ، يتم تقديم المعرفة الأساسية للفراغ المشاركة في إعداد الأفلام الرقيقة لفترة وجيزة في هذه الورقة.
المعرفة الأساسية للفراغ
باستخدام القوة الخارجية لإزالة جزيئات الغاز في مساحة مغلقة معينة ، بحيث يكون الضغط في الفضاء أقل من ضغط جوي واحد ، ثم تسمى الحالة الفيزيائية للغاز في الفضاء بالفراغ.
في عام 1643 ، كشفت تجربة الضغط الجوي الشهير لتوريتشيلي لأول مرة عن وجود فراغ ، وحالة فيزيائية للغاز الرقيق ذات ضغط منخفض ، وحصلت على تعريف الضغط الجوي (يعرف الضغط الناتج عن عمود الزئبق 76 مم بأنه 1atm) و أساس قياس الفراغ.
يتم تمثيل درجة الفراغ بواسطة ضغط الغاز ، والوحدة الأولية لدرجة الفراغ هي mmHg (1atm = 760mmHg).
في عام 1958 ، في ذكرى توريتشيللي ، استخدمت الأحرف الأربعة الأولى من اسمه لاستبدال mmHg كوحدة لدرجة الفراغ (1 torr = 1 mmHg).
كما تم تبني نظام السنتيمتر-جرام الثاني (CGS) ، مع شريط كالوحدة (1bar = 1 x 105Pa) ، وأكثر شيوعا mbar (1mbar = 100Pa).
في الوقت الحاضر ، مع تقدم التوحيد القياسي ، فإن النظام الدولي للوحدات (نظام SI ، أي نظام MKS) هو السائد تدريجيا ، ودرجة الفراغ تأخذ Pa كالوحدة (1atm = 1.013 * 105Pa).
تذكر أن الفراغ بين قوسين يتم تحويله عادة إلى وحدات ، ولا يجب على الأم أن تقلق بشأن الخلط بيني وبين الوحدات المختلفة في الأدب.
اكتساب الفراغ
على سبيل المثال ، عند شرب شراب من القش ، فإن المبدأ هو أننا نمتص الهواء في القش ونصنع فراغًا داخل القش (يكون الضغط داخل القشة أقل من الضغط الجوي الخارجي). تحت تأثير فرق الضغط ، نضغط على المشروب داخل العلبة في فمنا من خلال القش.
وبالمثل ، عند إعداد مواد فيلم رقيق حديثة ، يمكن أيضًا أن يكون الفراغ المطلوب "ممتصًا" بعيدًا عن الهواء المودع في الغرفة بواسطة جهاز نطلق عليه مضخة فراغ.
وفقا لمبدأ العمل لمضخة التفريغ ، يمكن تقسيمها إلى فئتين: مضخة نقل الغاز (يتم استنشاق الغاز باستمرار وتفريغه من مضخة التفريغ لتحقيق الغرض من العادم) ومضخة التقاط الغاز (باستخدام الكربون المنشط وغيرها المواد الشهيق وجهاز مصدر البرد ليتم امتصاصها من قبل جزيئات الغاز في مساحة الضخ). وفقاً لمجال ضغط التشغيل لمضخة التفريغ ، يمكن تقسيمها إلى المرحلة الأولى من المضخة (ضغط بدء عالي) وبعد مرحلة المضخة (ضغط بدء منخفض).
يوضح الشكل رقم (1) الشكل والمضخة الداخلية لمضخة دوارة دوارة دوارة وهو نوع من مضخة نقل الغاز ، والتي يمكن أن تعمل مباشرة من الضغط الجوي. إنها مضخة أمامية شائعة الاستخدام.
الشكل 1 الشكل 1 مضخة المضخة الميكانيكية والهيكل الداخلي
مبدأ العمل للمضخة الميكانيكية هو استخدام دوران الجزء الدوار من الأجزاء المتحركة الميكانيكية على العجلة اللامتحدة لتحقيق الغرض من عادم ضغط الإلهام ، كما هو موضح في الشكل 2 (تمثل النقاط الرمادية في الشكل الهواء ).
تين. 2 رسم تخطيطي لمبدأ العمل من المضخة الميكانيكية
المضخة التوربينية هي نوع من المضخات العالية الارتفاع التي تولدها تكنولوجيا الفراغ الحديثة لمتطلبات بيئة خالية من الزيت وعالية التفريغ. إنه نوع من مضخة نقل الغاز. ومع ذلك ، يجب أن يكون ضغط التشغيل الأولي أقل من 1Pa. يظهر شكله وهيكله الداخلي في الشكل 3.
تين. 3 المظهر والبنية الداخلية لمضخة التوربين الجزيئي
في المضخة الجزيئية للتوربين ، تتداخل الدوارات متعددة المراحل والقوادات ذات الدوارات والقواطع المختلفة ، وسرعة شفرة الدوار تصل إلى 20000 ~ 60000k r / min. وسيتم ضغط جزيئات الغاز المنقولة من الشفرة العلوية إلى الجزء السفلي السفلي تحت تأثير الشفرة السفلية ، أي أن الطاقة الحركية يتم نقلها باستمرار إلى جزيئات الغاز من خلال التصادم ، وسيتم ضغط جزيئات الغاز وتفريغها خطوة بخطوة. خطوة بعد أن وهب الطاقة الحركية ، كما هو موضح في الشكل. 4.
تين. 4 مبدأ العمل من مضخة التوربين الجزيئي
ومن الجدير بالذكر أنه أثناء عملية تحضير الفيلم ، لا تقم بتشغيل المضخة الجزيئية مباشرة ، لأنه في الفراغ المنخفض (أكثر الجزيئات في الغلاف الجوي) ، يكون من السهل أن تتلف شفرة المضخة الجزيئية. في حالة تلف المضخة الجزيئية الخاصة بهم لا يمكن أن تكون فعالة من حيث التكلفة. لذا من المهم أن نتذكر أن نفتح المضخة الميكانيكية وغيرها من المضخات قبل المرحلة ، للحصول على درجة معينة من الفراغ قبل تشغيل المضخة الجزيئية.
قياس الفراغ
من أجل فهم درجة الفراغ (ضغط الهواء) في غرفة الترسيب في الوقت الحقيقي ، هناك حاجة إلى قياس فراغ (قياس الفراغ) في إعداد الفيلم.
وفقا لمبدأ قياس درجة الفراغ ، يمكن تقسيمها إلى مقياس فراغ مطلق (مباشرة تحديد قيمة الضغط في مساحة معينة) ومقياس الفراغ النسبي (أولا قياس الكميات الفيزيائية الأخرى المتعلقة بالضغط ، بعد التحويل للحصول على قيمة الضغط ). نظرًا لسهولة قياس مقياس الفراغ ، فغالبًا ما يستخدم لقياس درجة فراغ ترسيب الفيلم.
كما ذكرنا أعلاه ، فإن مضخة التفريغ لديها متطلبات صارمة من نطاق التشغيل بالفراغ ، وبالمثل ، درجات مختلفة من الفراغ ، تحتاج إلى استخدام عدادات فراغ مختلفة لقياس.
غالباً ما يستخدم مقياس الفراغ Pirani لقياس الفراغ المنخفض ، وهو شكل محسّن من مقياس الفراغ الحراري. تين. 5 هو رسم تخطيطي لمبدأ العمل. هناك مجموعتان من خيوط في الأنبوب. عندما يتم تنشيط وتسخين مجموعتي الشعيرة ، فإن سرعة تبديد الحرارة في الفتيل تختلف أيضًا بسبب الاختلاف في رطوبة الهواء المحيط. لذلك ، فإن مقاومة مجموعتي الشعيرة ستكون مختلفة بسبب الاختلاف في درجة الحرارة ، كما أن التيار المتدفق خلال الفتيل سيتغير أيضًا وفقًا لذلك. نظرًا لضغط الهواء الثابت في الطرف المرجعي ، فإن درجة حرارة الخيوط والمقاومة والتيار في قسم المراجع تظل دون تغيير ، لذلك يمكن الحصول على درجة الفراغ في التجويف المراد قياسه من خلال المقارنة.
تين. 5 رسم تخطيطي لمبدأ عمل مقياس الفراغ pirani
إن مجال قياس الفراغ العالي يعتمد مقياس فراغ التأين ، والذي يحتاج إلى استخدامه مع البيراني وغيرها من عدادات الفراغ المنخفضة. يتكون مقياس الفراغ المتأين بشكل رئيسي من ثلاثة أقطاب: كاثود (خيوط) ، ومجمع الأنود والأيونات. يظهر مبدأ عملها في الشكل 6. تتسارع الالكترونات المنبعثة من الكاثود الساخن إلى الشبكة وتتصادم مع جزيئات الغاز وتؤينها في مسارها. عندما تقوم الالكترونات بالتبادل لتسريع وتتباطؤ ، سيتم حصرها في نهاية المطاف عن طريق حذف القطب. في عملية التذبذب الإلكترون بالمثل ، سوف تتأين جزيئات الغاز بشكل مستمر ، وسوف تطير أيونات الغاز إلى أقطاب جمع الأيونات لتشكيل تيار الحلقة. في حالة نوع تيار ثابت وثابت من الكاثود ، فإن كثافة التيار الأيوني ستعتمد فقط على ضغط الغاز المتأين ، ويمكن تحويل درجة الفراغ في غرفة الترسيب بواسطة كثافة تيار الأيون.
تين. 6 رسم تخطيطي لمبدأ العمل من مقياس الفراغ التأين
من خلال تقديم هذه المقالة ، نعتقد أن لدينا فهم أساسي لتعريف الفراغ ، وتحويل الوحدات المختلفة ، واكتساب وقياس الفراغ.