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真空鍍膜的現狀及發展
日期：2024-12-21 05:16
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摘要：
薄膜是一種物質形態，它所使用的膜材料，可以是單質元素或化合物，也可以是無機材料或有機材料。薄膜與塊狀物質一樣，可以是單晶態的，多晶態的或非晶態的。近年來功能材料薄膜和復合薄膜也有很大發展。鍍膜及薄膜產品在工業上的應用，尤其是在電子材料與元器件工業中占有及其重要的地位。
鍍膜方法可以分為氣相生成法，氧化法，離子注入法，擴散法，電鍍法，涂布法，液相生長法等。氣相生成法又可分為物**相沉積法，化學氣相沉積法和放電聚合法等。
真空泵維修 ，蒸發，濺射鍍膜和離子鍍等通常稱為物**相沉積法，是基本的薄膜制備。它們都要求淀積薄膜的空間要有一定的真空度。所以，真空是薄膜制作的基礎，獲得并保持所需的真空環境，是鍍膜的必要條件。
真空系統的種類繁多。在實際工作中，必須根據自己的工作重點進行選擇。典型的真空系統包括：獲得真空的設備（真空泵），待抽空的容器（真空室），測量真空的器具（真空計）以及必要的管道，閥門和其它附屬設備。
1 真空蒸發鍍膜法
真空蒸發鍍膜法是在真空室中，加熱蒸發容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸汽流，入射到固體（稱為襯底或基片）表面，凝結形成固態薄膜的方法。真空蒸發鍍膜又可以分為下列幾種：
1．1 電阻蒸發源蒸鍍法
采用鉭，鉬，鎢等高熔點金屬，做成適當形狀的蒸發源，其上裝入待蒸發材料，讓氣流通過，對蒸發材料進行直接加熱蒸發，或者把待蒸發材料放入氧化鋁，氧化鈹等坩鍋中進行間接加熱蒸發，這就是電阻加熱蒸發法。
利用電阻加熱器加熱蒸發的鍍膜機結構簡單，造價便宜，使用，可用于熔點不太高的材料的蒸發鍍膜，尤其適用于對鍍膜質量要求不太高的大批量的生產中，迄今為止，在鍍鋁制鏡的生產中仍然大量使用著電阻加熱蒸發的工藝。
電阻加熱方式的缺點是：加熱所能達到的高溫度有限，加熱器的壽命液較短。近年來，為了提高加熱器的壽命，已采用壽命較長的氮化硼合成的導電陶瓷材料作為加熱器。據報道，可采用20％～30％的氮化硼和能與其相熔的耐火材料所組成的材料來制作坩鍋，并在表面涂上一層含62％～82％的鋯，其余為鋯硅合金材料。
1．2 電子束蒸發源蒸鍍法
將蒸發材料放入水冷鋼坩鍋中，直接利用電子束加熱，使蒸發材料氣化蒸發后凝結在基板表面成膜，是真空蒸發鍍膜中的一種重要的加熱方法和發展方向。電子束蒸發克服了一般電阻加熱蒸發的許多缺點，適合制作熔點薄膜材料和高純薄膜材料。
依靠電子束轟擊蒸發的真空蒸鍍，根據電子束蒸發源的形式不同，又可分為環形槍，直槍，e型槍和空心陰極電子槍等幾種。
環形槍是由環形的陰極來發射電子束，經聚焦和偏轉后打在坩鍋內使金屬材料蒸發。它的結構較簡單，但是功率和效率都不高，基本上只是一種實驗室用的設備，目前在生產型的裝置中已經不再使用。
直槍是一種軸對稱的直線加速槍，電子從燈絲陰極發射，聚成細束，經陽極加速后打在坩鍋中使鍍膜材料融化和蒸發。直槍的功率從幾百瓦至幾百千瓦的都有，有的可用于真空蒸發，有的可用于真空冶煉。直槍的缺點是蒸鍍的材料會污染槍體結構，給運行的穩定性帶來困難，同時發射燈絲上逸出的鈉離子等也會引起膜層的污染，近由西德公司研究，在電子束的處設置偏轉磁場，并在燈絲部位制成一套獨立的抽氣系統而做成直槍的改進形式，不但徹底干便了燈絲對膜的污染，而且還有利于提高槍的壽命。
e型電子槍，即270攝氏度偏轉的電子槍克服了直槍的缺點，是目前用的較多的電子束蒸發源之一。e型電子槍可以產生很多的功率密度，能融化高熔點的金屬，產生的蒸發粒子能量高，使膜層和基底結合牢固，成膜的質量較好。缺點使電子槍要求較高的真空度，并需要使用負高壓，真空室內要求有查壓板，這些造成了設備結構復雜，性差，不易維護，造價也較高。
鍍膜方法可以分為氣相生成法，氧化法，離子注入法，擴散法，電鍍法，涂布法，液相生長法等。氣相生成法又可分為物**相沉積法，化學氣相沉積法和放電聚合法等。
真空泵維修 ，蒸發，濺射鍍膜和離子鍍等通常稱為物**相沉積法，是基本的薄膜制備。它們都要求淀積薄膜的空間要有一定的真空度。所以，真空是薄膜制作的基礎，獲得并保持所需的真空環境，是鍍膜的必要條件。
真空系統的種類繁多。在實際工作中，必須根據自己的工作重點進行選擇。典型的真空系統包括：獲得真空的設備（真空泵），待抽空的容器（真空室），測量真空的器具（真空計）以及必要的管道，閥門和其它附屬設備。
1 真空蒸發鍍膜法
真空蒸發鍍膜法是在真空室中，加熱蒸發容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或分子從表面氣化逸出，形成蒸汽流，入射到固體（稱為襯底或基片）表面，凝結形成固態薄膜的方法。真空蒸發鍍膜又可以分為下列幾種：
1．1 電阻蒸發源蒸鍍法
采用鉭，鉬，鎢等高熔點金屬，做成適當形狀的蒸發源，其上裝入待蒸發材料，讓氣流通過，對蒸發材料進行直接加熱蒸發，或者把待蒸發材料放入氧化鋁，氧化鈹等坩鍋中進行間接加熱蒸發，這就是電阻加熱蒸發法。
利用電阻加熱器加熱蒸發的鍍膜機結構簡單，造價便宜，使用，可用于熔點不太高的材料的蒸發鍍膜，尤其適用于對鍍膜質量要求不太高的大批量的生產中，迄今為止，在鍍鋁制鏡的生產中仍然大量使用著電阻加熱蒸發的工藝。
電阻加熱方式的缺點是：加熱所能達到的高溫度有限，加熱器的壽命液較短。近年來，為了提高加熱器的壽命，已采用壽命較長的氮化硼合成的導電陶瓷材料作為加熱器。據報道，可采用20％～30％的氮化硼和能與其相熔的耐火材料所組成的材料來制作坩鍋，并在表面涂上一層含62％～82％的鋯，其余為鋯硅合金材料。
1．2 電子束蒸發源蒸鍍法
將蒸發材料放入水冷鋼坩鍋中，直接利用電子束加熱，使蒸發材料氣化蒸發后凝結在基板表面成膜，是真空蒸發鍍膜中的一種重要的加熱方法和發展方向。電子束蒸發克服了一般電阻加熱蒸發的許多缺點，適合制作熔點薄膜材料和高純薄膜材料。
依靠電子束轟擊蒸發的真空蒸鍍，根據電子束蒸發源的形式不同，又可分為環形槍，直槍，e型槍和空心陰極電子槍等幾種。
環形槍是由環形的陰極來發射電子束，經聚焦和偏轉后打在坩鍋內使金屬材料蒸發。它的結構較簡單，但是功率和效率都不高，基本上只是一種實驗室用的設備，目前在生產型的裝置中已經不再使用。
直槍是一種軸對稱的直線加速槍，電子從燈絲陰極發射，聚成細束，經陽極加速后打在坩鍋中使鍍膜材料融化和蒸發。直槍的功率從幾百瓦至幾百千瓦的都有，有的可用于真空蒸發，有的可用于真空冶煉。直槍的缺點是蒸鍍的材料會污染槍體結構，給運行的穩定性帶來困難，同時發射燈絲上逸出的鈉離子等也會引起膜層的污染，近由西德公司研究，在電子束的處設置偏轉磁場，并在燈絲部位制成一套獨立的抽氣系統而做成直槍的改進形式，不但徹底干便了燈絲對膜的污染，而且還有利于提高槍的壽命。
e型電子槍，即270攝氏度偏轉的電子槍克服了直槍的缺點，是目前用的較多的電子束蒸發源之一。e型電子槍可以產生很多的功率密度，能融化高熔點的金屬，產生的蒸發粒子能量高，使膜層和基底結合牢固，成膜的質量較好。缺點使電子槍要求較高的真空度，并需要使用負高壓，真空室內要求有查壓板，這些造成了設備結構復雜，性差，不易維護，造價也較高。
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