近代物理镀膜机实验报告

物理学本科专业近代物理实验报告

实验题目： 1 真空获得与真空测量

2 热蒸发法制备金属薄膜材料

3 磁控溅射法制备金属薄膜材料

班级：***

学号：***

学生姓名：***

实验教师：***

2014-2015学年第1学期

实验1真空获得与真空测量

地点：福煤实验楼D 栋405

【摘要】本文介绍了真空技术的有关知识，阐述了低真空和高真空的获得与测量方法。 【关键词】机械泵；扩散泵；真空技术；低真空；高真空；获得与测量

1．实验目的

（1）了解真空技术的基本知识。 （2）掌握真空获得和测量的方法。 （3）熟悉有关设备和仪器的使用方法。

2. 实验原理

2.1真空知识

2.1.1真空的概念及真空的区域划分

“真空”这一术语译自拉丁文Vacuo ，其意义是虚无。所谓真空，指的是压强比一个标准大气压更低的稀薄气体状态的空间。气体稀薄的程度称为真空度，通常用气体压强的大小来表示。气体越稀薄，气体压强越小，真空度越高；反之，则真空度越低。

1958年，第一界国际技术会议曾建议采用“托”(Torr )作为测量真空度的单位。国际单位制(SI)中规定压力的单位为帕(Pa )。我国采用SI 规定。

● 1标准大气压(1atm)≈1.013×105Pa(帕) ●

1Torr≈1/760atm≈1mmHg

● 1Torr≈133Pa

我国真空区域划分为：粗真空、低真空、高真空、超高真空和极高真空。

● 粗真空 Pa 3

5103331~100131???? ● 低真空 Pa 1

3

103331~103331-???? ● 高真空 Pa 61103331~103331--????

● 超高真空 Pa 106

103331~10

3331--????

●

极高真空 Pa 10

103331-??<

2.1.2真空技术的发展及应用

十九世纪初，利用低真空产生压力差的原理发明了真空提升、真空输送、吸尘、过滤、成形等技术。1879年爱迪生发明白炽灯，抽出灯泡中化学成份活泼的气体(氧、水蒸汽等)，防止灯丝在高温下氧化．同年，克鲁克斯发明阴极射线管，第一次利用真空下气体分子平均自由程增大的物理特性．后来，在电子管、电视管、加速器、电子显微镜、镀膜、蒸馏等方面也都应用了这一特性．1893年发明杜瓦瓶，这是真空绝热的首次应用．

真空技术在二十世纪得到迅速发展，并有广泛的应用。二十世纪初，在真空获得和测量的设备方面取得进展，如旋转式机械泵，皮氏真空计，扩散泵，热阴极电离真空计的发明，为工业上应用高真空技术创造了条件．接着，油扩散泵，冷阴极电离真空计的出现使高真空

的获得及测量取得一大进展．五十年代，真空技术进入超高真空时代，发明了B-A规，离子泵，涡轮分子泵．近二十年来，高能加速器，受控热核反应装置、空间技术，表面物理，超导技术，对真空技术提出了更新，更高的要求，使真空技术在超高真空甚至极高真空方面迅速发展．

2.2真空的获得

2.2.1低真空的获得

获得低真空常采用机械泵，结构如图2-2-1机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的体积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀，从而获得真空的装置。它可以直接在大气压下开始工作，极限真空度一般为1.33~1.33×10-2Pa，抽气速率与转速及空腔体积V的大小有关，一般在每秒几升到每秒几十升之间。

图2-2-1机械泵结构图

旋片式机械泵通常由转子、定子、旋片等结构构成。偏心转子置于定子的圆柱形空腔内切位置上，空腔上连接进气管和出气阀门。转子中镶有两块旋片，旋片间用弹簧连接，使旋片紧压在定子空腔的内壁上。转子的转动是由马达带动的，定子置于油箱中，油起到密切、润滑与冷却的作用。

机械泵工作过程如图2-2-2。当转子顺时针转动时，空气由被抽容器通过进气管被吸入，旋片随着转子的转动使与进气管相连的区域不断扩大，而气体就不断地被吸入。当转子达到一定位置时，另一旋片把被吸入气体的区域与被抽容器隔开，并将气体压缩，直到压强增大到可以顶开出气口的活塞阀门而被排出泵外，转子的不断转动使气体不断地从被抽容器中抽出。

图2-2-2机械泵工作原理图

2.2.2高真空的获得

目前，广泛使用的获得高真空的泵就是扩散泵。扩散泵是利用气体扩散现象来抽气的，它不能直接在大气压下工作，而需要一定的预备真空度（1.33~0.133Pa）。油扩散泵的极限真

空度主要取决于油蒸汽压和气体分子的反扩散，一般能达到1.33×10-5~1.33×10-7Pa。抽气速率与结构有关，每秒几升~几百升不等，油扩散泵的结构如示意图2-2-3。

图2-2-3扩散泵结构图

泵的底部—是装有真空泵油的蒸发器，真空泵油经电炉加热沸腾后，产生一定的油蒸汽，蒸汽沿着蒸汽导流管传输到上部，经由三级伞形喷口向下喷出。喷口外面的压强较油蒸汽压低，于是便形成一股向出口方向运动的高速蒸汽流，使之具有很好的运载气体分子的能力。油分子与气体分子碰撞，由于油分子的分子量大，碰撞的结果是油分子把动量交给气体分子自己慢下来，而气体分子获得向下运动的动量后便迅速往下飞去．并且，在射流的界面内，气体分子不可能长期滞留，因而界面内气体分子浓度较小．由于这个浓度差，使被抽气体分得以源源不断地扩散进入蒸汽流而被逐级带至出口，并被前级泵抽走．慢下来的蒸汽流在向下运动的过程中碰到水冷的泵壁，油分子就被冷凝下来，沿着泵壁流回蒸发器继续循环使用．冷阱的作用是减少油蒸汽分子进入被抽容器。

2.3真空度的测量

真空度的测量可通过复合真空计来进行。复合真空计可分为热电偶真空计和电离真空计两种，结构如图2-3-1和2-3-2。

①热偶真空计是用在低气压下气体的热导率与气体压强间有依赖关系制成的。它通常用来测量低真空，可测范围为13.33~0.1333Pa 。其中有一根细金属丝（铂丝或钨丝）以恒定功率加热，则丝的温度取决于输入功率与散热的平衡关系，而散热取决于气体的热导率。管内压强越低，即气体分子越稀薄，气体碰撞灯丝带走的热量就越少，则丝温越高，从而热偶丝产生的电动势越大。经过校准定标后，就可以通过测量热偶丝的电动势来指示真空度了。

②电离真空计是根据气体分子与电子相互碰撞产生电离的原理制成的。它用来测量高真空度，可测范围为0.133~1.33×10-6Pa 。实验表明，在压强P≤10-1Pa 时，有下列关系成立: I+/Ie=K P

其中Ie 为栅极电流，P 为气体压强，I+为灯丝发出电子与气体分子碰撞后使气体分子电离产生正离子而被板极收集形成的离子电流。K 为比例常数。

可见，Ie 不变，经过用绝对真空计进行校准，I+的值就可以指示真空度了。注意，只有在真空度达到10-1Pa 以上时，才可以打开电离规管灯丝。否则，将造成规管损坏。

3.实验装置

旋片式机械泵、扩散泵、真空镀膜机、供气系统、复合真空计等。

本实验采用JCP-350C 型热蒸发/磁控溅射真空镀膜机进行抽真空实验。该设备由真空系统、镀膜室、磁控溅射靶、蒸发电极、旋转基片台、工作气体供给、水冷系统、控制等部分组成。

4.实验内容与步骤

（1）检查是否有冷却水。

（2）打开JPC-350真空镀膜机面板上的总开关、电源启动开关以及真空计开关。 （3）打开机械泵和旁路阀对系统进行抽气，用热电偶真空计测系统真空度。

（4）当真空系统的压强降到5Pa 以下且变化缓慢时，接通油扩散泵的冷却水，再接电炉电源加热扩散泵油，对工作室抽高真空，并开始计时。此后用前级阀和旁路阀交替抽真空，使热电偶真空计的示数不大于5Pa 。

（5）40分钟后关闭旁路阀，打开前级阀抽气五分钟后打开主阀，当电离真空计的示数降至10-3数量级时就可结束实验了。

图2-3-1 电离真空计结构图：A.筒状阳极，F.阴极，G .栅极

B.接被测真空系统

图2-3-2 热偶真空计结构图: 1mv 表， 2.mA 表，3.加热丝，4.热偶，5.热丝电

源，6.电位器，7.开关，8.接真空系统

（6）关闭主阀、旁路阀和真空计开关，两分钟后关闭前级阀和扩散泵。大约1小时后，扩散泵油温接近室温时，关闭机械泵，关闭真空镀膜机面板上的总开关，同时关闭扩散泵的冷却水．

（7）整理好相应的实验仪器。

5.实验心得

5.1机械泵的极限真空度产生的原因及改进方法

机械泵的极限真空度可以达到10-1 Pa，这取决于一下三个方面的原因：

(1)机械泵中定子空间中两空腔间的密封性，因为两空腔一个为大气，另一个为极限压强，密封不好将直接影响到极限压强；

(2)排气口附近有一个“死角”空间，在旋片移动时它不可能趋于无限小，因此不能有足够的压力去顶开排气阀门；

(3)泵腔内密封油有一定的蒸汽压。

通过改进装置的定子的密封性，改装装置尽量减小“死角”空间，对泵腔内的密封油进行处理，减小蒸汽压等方法，我们可以提高机械泵的真空度。

5.2油扩散泵的启动压强要小于1Pa的原因

因为在这一个压强下，可以保证绝大部分的气体分子以定向的形式进入高速蒸汽流；此外，如果扩散泵在较高的空气压强下加热，会导致具有大分子结构的扩散泵油分子的氧化或分解。所以，油扩散泵的启动压强必须低于1Pa。

实验2 热蒸发法制备金属薄膜材料

地点：福煤实验楼D栋405；

【摘要】本文介绍了纳米薄膜材料的制备方法，阐述了热蒸发镀膜的基本原理，分析了影响真空镀膜质量和厚度的因素，并利用热蒸发镀膜法，顺利地将铜材料

镀在基片上。

【关键词】纳米薄膜材料；热蒸发镀膜法

1.实验目的

(1) 了解真空镀膜的基本知识。

(2) 学习掌握蒸发镀膜的基本原理和方法。

(3) 了解“真空”对纳米材料的制备的重要性，了解常见的纳米薄膜材料的制备方法。

2.实验原理

纳米薄膜材料可通过各种物理方法（气相法）和化学法（液相法）制备，其中气相法包括：溶胶—凝胶法、电化学沉积法、水热法和水热电化学方法等；气相法包括：高速超微粒子沉积法和直接沉积法等。

目前，作为物理镀膜方法的真空镀膜，尤其是纳米级超薄膜制作技术，己广泛地应用在电真空、无线电、光学、原子能、空间技术等领域及我们的生活中。

真空镀膜实质上是在高真空状态下利用物理方法在镀件的表面镀上一层薄膜的技术，它是一种物理现象。真空镀膜按其方式不同可分为真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和现代发展起来的离子镀膜。这里只介绍真空蒸发镀膜技术。

2.1真空蒸发镀膜的各种条件要求

2.1.1蒸发过程中的真空条件

蒸发镀膜，要求从蒸发源出来的蒸汽分子或原子，到达被镀膜基片的距离要小于镀膜室内残余气体分子的平均自由程，这样才能保证蒸发物的蒸汽分子能无碰撞地到达基片表面,保证薄膜纯净和牢固，蒸发物也不至于氧化。

气体分子运动平均自由程公式：

式中：d 为分子直径，T为环境温度（K），p为气体压强（帕）。对于蒸发源到基片的距离为0.15～0.25米的镀膜装置，镀膜室的真空度须在10-2~ 10 -5帕之间才能满足要求。

2.1.2制膜过程中的蒸发条件

根据克拉贝龙方程（式中A和 B 是与物质有关的常数）物质的蒸气压P V是温度T 的函数。对于质量为M 的物质，其蒸发率可用下式表示

（克.厘米-2 .秒-1 )

上式中M 的单位是分子量，蒸气压P V单位Pa 。从公式可以看出，材料饱和蒸汽压随温度的上升而迅速增大，所以实验时必须控制好蒸发源温度。某些常用材料在蒸汽压相当于1Pa时的熔化温度及蒸发温度见表2-1-1

表2-1-1 一些金属的的熔化温度及其在Pv=1Pa时的蒸发温度

2.2真空热蒸发镀膜几个物理过程

①采用各种形式的热能转换方式，使镀膜材料蒸发或升华，成为具有一定能量

（0.1~0.3eV）的气态粒子（原子、分子或原子团）；

②气态粒子通过基本上无碰撞的直线运动方式传输到基片；

③粒子沉积在基片表面上并凝聚成薄膜。

2.3影响真空镀膜质量和厚度的因素

影响真空镀膜质量和厚度的因素有很多，主要有真空度、镀膜时间、蒸发源的形状、基片的位置、蒸发源的温度等。固体物质在常温和常压下，蒸发量极低。真空度越高，蒸发源材料的分子越易于离开材料表面向四周散射。真空室内的分子越少，蒸发分子与气体分子碰撞的概率就越小，从而能无阻挡地直线达到基片的表面。

目前，真空蒸发使用的蒸发源主要有电阻加热、电子加热、高频感应加热、电弧加热和激光加热等五大类。电阻加热采用钨、钼、钽等高熔点金属做成适当形状的蒸发源，或采用石英坩埚等。根据蒸发材料的性质以及蒸发源材料的浸润性等制作成不同的蒸发源形状，常见的蒸发源形状如图2-3-1

图2-3-1几种常见的蒸发源形状示意图

电阻蒸发电源采用低电压大电流。一般电压为4～8V，电流为100 A～300A。大电流通过电阻蒸发源时，产生的焦耳热使蒸发源升温，进而加热膜料(被沉积材料)。

3.实验仪器和用具

真空镀膜机、供气系统、机械泵、水冷系统、镀膜材料、载玻片等

本实验采用JCP-350C型热蒸发/磁控溅射真空镀膜机(如图3-1)进行抽真空实验及镀膜实验。

如图3-1真空镀膜机的结构

真空镀膜机主要由4个部分组成：

(1)镀膜室：主要包括四对螺旋状钨丝或舟状蒸发加热器，旋转基片支架，烘烤加热器，热电偶测温探头，离子轰击环，针阀，观察窗等。

(2)真空获得系统。它主要由机械泵、扩散泵、高低真空阀、充气阀、挡油器及电磁阀等组成，电磁阀可防机械泵返油。

(3)真空测量系统。它由热偶计和电离计组合的复合真空计而成，热偶计用于测量低真空度，可测范围为13.33~0.1333Pa。，电离计用于测量高真空度，0.133~1.33×10-6Pa。

(4)电路控制系统。它主要由机械泵、扩散泵、电磁阀控制电路和镀膜蒸发加热器控制电路、钟罩升降控制电路、基片支架旋转调速控制电路、烘烤加热温度控制电路、离子轰击电路等组成。

4.实验内容及步骤

4.1准备工作

（1）清洗基片（载玻片）：滴几滴无水乙醇于基片表面，并用擦镜纸沿同一方向将基片擦拭干净。

（2）打开JPC-350真空镀膜机面板上的总开关、电源启动开关以及真空计开关。

（3）打开放气阀，对钟罩充气，等真空计示数稳定后关闭放气阀，升钟罩。

（4）将镀膜材料（碎铜片）放在舟（钨）中，打开基片台挡板，将基片用透明胶固定

在基片台上，随后关闭基片台挡板开关，合上钟罩。

4.2抽真空

（1）开机械泵和旁路阀，对镀膜室抽气。

（2）当复合真空计左窗口示数压强降到5Pa以下且变化缓慢时，接通油扩散泵的冷却水，再接电炉电源加热扩散泵油，对工作室抽高真空，并开始计时。此后用前级阀和旁路阀交替抽真空，使热电偶真空计的示数不大于5Pa。

（3）40分钟后关闭旁路阀，打开前级阀抽气五分钟后打开主阀，当复合真空计右窗口示数压强降到10-3Pa数量级且变化缓慢时即可进行镀膜了。

4.3镀膜

（1）开启蒸发电源，逐渐加大蒸发电流，认真观察蒸发舟内变化，（铜的蒸发电流约为120A）。

（2）当舟内材料开始流动时打开基片台挡板，开动基片台旋转马达，使基片台旋转（使膜更均匀）开始计时，1min后停止镀膜，关闭基片台挡板，并逐渐减小蒸发电流，关闭蒸发电源。

（3）关闭主阀和旁路阀，两分钟后关闭前级阀和扩散泵，继续抽气五分钟，让被镀工件（基片）在真空状态下冷却一段时间。

4.4取样

（1）打开放气阀对钟罩充气后，打开钟罩和基片台挡板，取出基片。

（2）关闭放气阀和基片台挡板，合上钟罩，打开旁路阀开关，用机械泵抽真空到复合真空计左窗口示数到10Pa以下时关闭旁路阀和真空计开关。

4.5关机

大约1小时后，扩散泵油温接近室温时，关闭机械泵，关闭真空镀膜机面板上的总开关，同时关闭扩散泵的冷却水。

4.6整理好相应的实验仪器。

5.实验心得

（1）镀膜前对基片（载玻片）进行清洗的原因

一般在基片的表面会附着有灰尘和油脂，灰尘不仅降低膜的附着力，也是形成气孔的原因，应去除。油类物质减弱附着力，造成结合力不匀，部分脱落，所以镀膜前一定要对基片进行清洗。

（2）使用油扩散泵应该注意的事项

1）与扩散泵配合的机械泵，它的抽气速率必须保证及时排走扩散泵内部所排出的气体。

2）扩散泵工作时冷却水必须畅通，否则会使冷凝水套中的水温过高，油蒸汽不能很好的凝结，以致部分蒸汽要冲向被抽容器，影响泵的抽气速率和极限真空度。

3）加热电炉的功率大小也是影响泵的抽气速率，所以应选择适合的电炉。

（3）当停水时，先关电源，用手动操作关闭高真空阀，迅速移开扩散泵下加热电炉，等温度降低后最后关水阀。

（4）当电源或机械泵发生故障，应立即停机，用手动操作关闭高真空阀、预真空阀。若需较长时间排除故障，应待扩散泵冷却后再排除。

（5）扩散泵停止后，应保持真空度。扩散泵必须在冷却水畅通时才能进行加热。

实验3 磁控溅射法制备金属薄膜材料

地点：福煤实验楼D栋405；

【摘要】本文介绍了磁控溅射镀膜的概念和种类，阐述了磁控溅射镀膜的工作原理，并

利用磁控溅射法，顺利地将铜材料镀在基片上。

【关键词】磁控溅射镀膜；概念；种类；工作原理

1.实验目的

（1）了解溅射法镀膜的发展简介及磁控溅射的种类。

（2）学习掌握磁控溅射镀膜的基本原理和方法。

（3）更加熟练掌握JCP-350C型真空镀膜机的操作。

2.实验原理

2.1磁控溅射镀膜法的概念

磁控溅射技术是20世纪70年代发展起来的一种新型溅射技术，目前磁控溅射法已在电学膜、光学膜和塑料金属化等领域得到广泛应用，主要用于电子工业、磁性材料及记录介质、光学及光导通讯等，具有高速、低温、低损伤等优点。高速是指沉积速率快；低温和低损伤是指基片的温升低，损伤小。因此磁控溅射法又叫高速低温溅射法。磁控溅射工艺主要用于透明塑料的背面装饰上，也可用于制作透明导电薄膜

2.2磁控溅射法的种类

按磁控溅射中使用的离子源不同，磁控溅射方法有以下几种：①直流反应磁控溅射；②脉冲磁控溅射；③射频磁控溅射；④微波—ECR等离子体增强磁控溅射；⑤交流反应磁控溅射等。磁控溅射法常用的镀膜材料有铬、铬合金、镍合金、黄铜、青铜等。常用的底涂料有聚氨酷、紫外线固化涂料。外涂料有丙烯酸类、氨基甲酸酯类。

2.3磁控溅射镀膜的工作原理

磁控溅射法是在10-3Pa左右的真空中充人惰性气体，并在基片(阳极)和金属靶材(阴极)之间加上高压直流电，由于辉光放电产生的电子激发惰性气体，产生等离子体。等离子体将金属靶材的原子击出，沉积在基片上(如图2-3-1所示)。常用的惰性气体为氩气。

图2-3-1磁控溅射镀膜示意图图2-3-2磁控溅射镀膜原理图

其原理如图2-3-2所示。在真空室内充以0.1Pa的惰性气体氩气，由于高压直流电的作用在阳极(基片)和阴极靶材之间形成一定强度的静电场E。氩气在静电场正的作用下，电离并产生高能的氩离子Ar+和二次电子。高能的Ar+在电场正的作用下朝着阴极靶的方向加速飞去，并以高能量轰击靶表面，使靶材表面发生溅射。被溅射出来的粒子通过等离子体(放电中的电场)中到达阳极表面，使放置在阳极表面的基片表面形成很薄的一层镀膜。在溅射过程中，由于磁场力的作用，一方面在阴极靶的周围，形成一个高密度的辉光等离子区，在该区域电离出大量的Ar+来轰击靶的表面，溅射出大量的金属粒子向工件表面沉积；另一方面，二次电子在加速飞向靶表面的同时，受到磁场B的洛伦兹力作用，以摆线和螺旋线的复合形式在靶表面作圆周运动。随着碰撞次数的增加，电子的能量逐渐降低，传给基片的能量很小，故基片的温升较低。当溅射量达到一定程度后，靶表面的材料也就被消耗掉，形成拓宽的腐蚀环形凹状区。这种方法的特点是使用了磁控靶，并通过在阴极靶的表面上方造成一个正交电磁场，使靶表面溅射产生的初始电子在电场和磁场的联合作用下，被压缩在近靶面作涡漩运动，在运动中，高能电子不断与惰性气体分子发生碰撞，使后者发生电离，大量电离后的正离子在电场的作用下高速轰击阴极靶，使靶材中的原子（或分子）被轰击出来并飞向基片表面沉积成膜。

2.4磁控溅射源

按结构分，磁控溅射源主要有实心柱状或空心柱状磁控靶、溅射枪或S枪、平面磁控溅射靶四种，见图2-4-1。柱状磁控靶结构简单，可有效地利用空间，可在更低的气压下溅射成膜，适用于形状复杂几何尺寸变化大的镀件。枪型靶呈圆锥形，制作困难，可直接取代蒸发镀膜机上的电子枪，用于对蒸发镀膜设备的改造，适于小型制作，科研用。平面磁控靶按靶面形状分，又有圆形和矩形两种，它制备的膜厚均匀性好，对大面积的平板可连续溅射镀膜，适合于大面积和大规模的工业化生产。

（a）实心柱状（b）平面磁控溅射靶（c）溅射枪或S枪（d）空心柱状磁控台

图2-4-1磁控溅射源

2.5磁控溅射镀膜法的特点

磁控溅射法与蒸发源相比，溅射镀膜的主要特点：①由于放电电流和靶电流分别可控，镀膜可控性好；②由于溅射出的原子、分子能量比热蒸发能量高1—2个数量级，所以溅射法镀膜附着力高。总之，磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强，镀膜层致密、均匀等优点。但蒸发镀膜却比溅射镀膜生产效率高、生产成本低。一般来说，对于附着力的要求并非功能性的，一般采用真空蒸发镀较为合适。但对于汽车塑料标牌表面装饰的真空镀膜，真空蒸发镀膜由于绕射性、膜层附着力和蒸发源温度偏高等因素的制约，在汽车塑料标牌上的应用不及磁控溅射法。

2.6气动调节阀的工作原理

气动调节阀由执行机构和调节机构组成。执行机构是调节阀的推力部件，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动调节机构动作。阀体是气动调节阀的调节部件，它直接与

调节介质接触，调节该流体的流量。

气动调节阀动作分气开型和气关型两种。气开型是当膜头上空气压力增加时，阀门向增加开度方向动作，当达到输入气压上限时，阀门处于全开状态。反过来，当空气压力减小时，阀门向关闭方向动作，在没有输入空气时，阀门全闭。故有时气开型阀门又称故障关闭型。气关型动作方向正好与气开型相反。当空气压力增加时，阀门向关闭方向动作；空气压力减小或没有时，阀门向开启方向或全开为止。故有时又称为故障开启型。气动调节阀的气开或气关，通常是通过执行机构的正反作用和阀态结构的不同组装方式实现。

3.实验仪器

真空镀膜机、供气系统、水冷系统、机械泵、镀膜材料、载玻片等

本实验采用JCP-350C型热蒸发/磁控溅射真空镀膜机进行抽真空实验及镀膜实验。该设备由真空系统、镀膜室、磁控溅射靶、蒸发电极、旋转基片台、工作气体供给、水冷系统、控制等部分组成。

4.实验步骤

4.1准备工作

（1）清洗基片（载玻片）：滴几滴无水乙醇于基片表面，并用擦镜纸沿同一方向将基片擦拭干净。

（2）打开JPC-350真空镀膜机面板上的总开关、电源启动开关以及真空计开关。

（3）打开放气阀，对钟罩充气，等真空计示数稳定后关闭放气阀，升钟罩。

（4）将镀膜材料（铜片）放在靶阴极中，打开基片台挡板，将基片用透明胶固定在基片台上，随后关闭基片台挡板开关，合上钟罩。

4.2抽真空

（1）开机械泵和旁路阀，对镀膜室抽气。

（2）当复合真空计左窗口示数压强降到5Pa以下且变化缓慢时，接通油扩散泵的冷却水，再接电炉电源加热扩散泵油，对工作室抽高真空，同时打开截止阀，并开始计时。此后用前级阀和旁路阀交替抽真空，使热电偶真空计的示数不大于5Pa。

（3）40分钟后关闭旁路阀，打开前级阀抽气五分钟后打开主阀，当复合真空计右窗口示数压强降到10-3Pa数量级且变化缓慢时即可进行镀膜了。

4.3镀膜

（1）开启射频电源Uf和限流阀。

（2）打开限流计开关，调节气体流速，使复合真空计左窗口示数压强降到10Pa以下。

（3）当射频电源跳至OFF时，打开ON档，通过调节使功率量程表左示数为5，右示数尽量小。

（4）打开基片台挡板和靶挡板2，开动基片台旋转马达，使基片台旋转（使膜更均匀），开始镀膜。

（5）认真观察真空镀膜室里的镀膜情况，约20分钟后即可停止镀膜。

（6）将基片台旋转马达转速调为0，关闭基片台挡板和靶挡板2，关闭限流阀、截止阀、主阀和旁路阀，两分钟后关闭前级阀和扩散泵。

4.4取样

（1）打开放气阀对钟罩充气后，打开钟罩和基片台挡板，取出基片。

（2）关闭放气阀和基片台挡板，合上钟罩，打开旁路阀开关，用机械泵抽真空到复合真空计左窗口示数到10Pa以下时关闭旁路阀和真空计开关。

4.4关机

大约1小时后，扩散泵油温接近室温时，关闭机械泵，关闭真空镀膜机面板上的总开关，同时关闭扩散泵的冷却水。

4.5整理好相应的实验仪器。

5.实验心得

在这次实验中我有幸作为一名指导学生，指导同学学习真空镀膜的有关知识，共同完成了真空获得与真空测量实验、热蒸发镀膜实验和磁控溅射镀膜实验，并取得了不错的成果。刚开始老师给我们几个指导时我觉得这实验还挺复杂的，要学的东西很多，关要记住实验仪器的结构和工作原理就挺不容易的，毕竟之前都没有接触过方面的知识。经过老师几次的细心指导，我对实验的各方面有了大致的认识，之后在带领同学做实验的过程中也加深了对实验的理解。这次实验对我来说也是一个很好的锻炼机会，锻炼了自己学与教的能力，倘若以后还有相类似的机会，我还会踊跃地参加！