电子束蒸发
电子束蒸发设备使用方法说明书
电子束蒸发设备使用方法说明书使用方法说明书一、简介电子束蒸发设备是一种常见的薄膜蒸发工艺设备，用于将固态材料蒸发成薄膜。
本使用方法说明书将详细介绍电子束蒸发设备的使用流程和注意事项，以便用户正确操作设备，获得高质量的薄膜产品。
二、设备准备1. 打开电子束蒸发设备箱体，确保所有配件完好无损，无缺陷。
2. 将电子束源、样品托板等配件装入设备，注意配件固定牢固，且无障碍物堵塞。
三、设备操作1. 打开电子束蒸发设备电源，启动电子束发射系统。
2. 调节加热系统，根据所使用的材料类型和蒸发要求，设定合适的温度和加热时间。
3. 调节电子束均匀性，确保电子束在样品表面均匀蒸发，避免产生不均匀的薄膜。
4. 调节蒸发速率，控制蒸发速度，以获得所需的薄膜厚度。
5. 监控真空度，确保设备处于适宜的真空环境，避免对薄膜质量的负面影响。
四、薄膜蒸发操作注意事项1. 室温控制：薄膜蒸发需要在适宜的工作室温度下进行，因此应确保操作环境恒温，并避免温度过高或过低对薄膜形成的影响。
2. 材料选择：根据所需薄膜的应用，选择适合的蒸发材料，并确保材料纯度，以提高薄膜质量。
3. 样品准备：将待蒸发的样品进行预处理，如清洗、抛光等，以确保薄膜附着良好。
4. 附着控制：根据所需薄膜的厚度要求，控制蒸发时间和速度，确保薄膜附着均匀。
5. 真空度控制：适当的真空度能提高薄膜的质量，因此在蒸发过程中应监测和控制真空度。
6. 安全操作：操作时应注意个人安全，避免暴露在高温、高真空等危险环境中。
五、设备维护1. 清洁保养：设备使用后，应及时清理残留物，保持设备干净，以延长设备寿命。
2. 零部件更换：定期检查设备零部件的磨损程度，如发现磨损需更换零部件，避免影响设备正常运行。
3. 执行维护：设备故障时，应立即停止使用并联系维修人员，不得私自拆卸或修理设备。
六、注意事项1. 请仔细阅读本使用方法说明书，并按照说明进行操作。
2. 请保持操作环境干燥、整洁，并避免操作过程中产生灰尘、杂质等对薄膜质量的负面影响。
电子束蒸发使用步骤
电子束蒸发使用步骤一、前期准备工作1、放基片材料（找准对应坩埚位置）。
2、将样品台和坩埚的两个挡板都挡上。
3、关门前，检查密封圈是否正常。
4、将放气和进Ar气口都拧紧。
二、抽真空1、开供电电源开冷却水（约5min之后）开真空计开机械泵开粗抽阀（先开小一点，将门压紧后，再全打开）。
2、真空计压强小于10Pa时，关粗抽阀（屏幕上尾数显示为0，尾数代表10的几次方）。
3、开电磁阀开分子泵开关，点击运行（约6min之后，分子泵进入正常工作状态，转数逐渐增大，可达27000r/min）。
4、开高真空闸板阀，开到最大（真空正常为6.67×10-4 Pa,最小为6.67×10 -5 Pa）。
5、开步进电机开关，控制转数为10 r/min（通过观察，设置好转数，然后关挡板）。
三、开始镀膜1、开E型枪电源，选择手动模式，按回车键确认（电压控制在6KV）。
2、确认屏幕上5个灯全绿。
3、点击屏幕上灯丝，调灯丝电流0.5A。
4、开气瓶，数值调为0.3左右开坩埚挡板（屏幕和遥控均可用），关基底挡板。
5、开高压，观察坩埚内是否有光斑。
6、调整X、Y位移，使光斑位于坩埚中央。
调整X、Y幅度，使光斑较大且在坩埚内均匀7、缓慢增大束流（手动遥控最下方中间的“蒸发调节旋钮”），直到观察坩埚内材料表面出现波纹状时停止，此时为坩埚内材料的束流最大值。
（经验值：钛－束流值77左右）。
8、开膜厚仪，（提前设置好厚度，根据经验找出膜厚的误差范围）。
9、开基底挡板，开始计时。
10、关基底挡板，计时结束，镀膜完成。
四、镀膜完成，关闭设备1、缓慢关束流，听到“滴”声关高压关挡板关灯丝关总电源。
2、降温30min左右。
3、关高真空闸板阀（顺时针拧，最紧时没有全关，再沿顺时针方向拧，变松即可）。
4、点击分子泵“停止”按钮（频率降为0），关分子泵电源开关关电磁阀关机械泵。
5、松开活门旋钮，打开放气孔（开到最大），从充气阀向系统充入干燥气体（最好使用N2），气瓶上读数不要超过0.3，系统气体充满，门自动打开。
电子束蒸发
技术分类：依据蒸发源的不同
电阻热蒸发
真
电子束蒸发
空
蒸
高频感应蒸发
发
技
术
激光束蒸发
反应蒸发
电阻热蒸发
热蒸发：蒸发材料在真空室中被加热，其原子 或分子从表面逸出的现象
加热方式：电阻加热
电阻材料：难熔金属
优点：构造简单、造价便宜、使用可靠 缺点：加热所达最高温度有限、蒸发速率较低、蒸发面积小、
不适用于高纯和高熔点物质的蒸发
电子束蒸发：将蒸发材料置于水冷坩埚中，利用电子束直接加热使蒸 发材料汽化并在衬底上凝结形成薄膜
蒸度高熔点薄膜和高纯薄膜的一种主要加热方法
电子枪由电子束聚焦方式的不同分类： 直式电子枪 环枪（电偏转） e形枪（磁偏转）
高频感应加热（叶志镇 2008）
优点：污染少 蒸发速率大 不易产生飞溅 操作简单
缺点：不能预除气 功率不能微调 装置复杂、昂
贵
激光束蒸发
工作原理：采用激光束作为蒸发材料的一种热源，让高能 量的激光束透过真空式窗口，对蒸发材料加热蒸发，通过 聚焦可使激光束功率密度提高到106w/cm2以上。
优点：可蒸发高熔点材料 热源在室外， 简化真空室 非接触加热，无污染 适于超高真空下制取纯
环形枪结构示意图（叶志镇 2008）
优点：不易污染 功率大 可蒸发高熔点材料 成膜质量较好
缺点：要求高真空 设备成本高 易污染 斑点固定 易“挖坑” 功率和效率都不高
直枪结构示意图（叶志镇 2008）
优点：使用方便 功率变化范围广 易于调节
缺点：设备体积大 结构复杂
成本高 易污染
电子束蒸发的制备方法研究
电子束蒸发的制备方法研究电子束蒸发是一种常见的薄膜材料制备方法，它通过电子束加热固态材料，使其蒸发成为气体，最终在衬底表面沉积为薄膜。
在材料科学、光学、电子学等领域中，电子束蒸发广泛应用，例如制备透明导电膜、光学薄膜、金属薄膜等。
本文将就电子束蒸发的制备方法，阐述其具体步骤、技术特点和存在的问题等进行探讨。
1、电子束蒸发的步骤电子束蒸发可以分为四个步骤：材料准备、固态材料的加热蒸发、蒸发材料的运输和沉积、薄膜特性分析。
首先，材料需粉碎成粉末或片剂，然后再加入到电子束蒸发器的坩埚中。
接着，通过电子束的束缚作用，将蒸发器内的固态材料加热至其蒸汽压与所需沉积压力相当。
当蒸发材料获得足够能量释放时，它将变为气体状态，由于交通运输规定，这个气体会通过依靠各种气体管道和流量计排出。
最后，电子束蒸发所得的薄膜通常需要进行检测、性质分析或者后续工艺加工。
2、电子束蒸发的技术特点电子束蒸发具有以下几方面的技术特点：（1）高度纯化：由于在真空条件下进行，可以有效避免与空气中杂质的相互干扰，蒸发出来的物质具有极高的纯度。
（2）高效性：电子束加热方式能够提供更高的蒸发速率。
（3）灵活性：通过在压缩、微加工和光学等领域的应用，利用电子束蒸发装置可以在多种衬底材料和非线性薄膜材料之上制备出一系列可能的材料和结构。
（4）厚度和位置控制：这个技术能够通过精密控制蒸发过程中的蒸汽压力、沉积速度等参数实现对厚度和位置的高度控制性。
（5）可重复性：在电子束蒸发的操作过程中，可以通过对加热温度、时间、蒸汽压、功率、坩埚耗损等多个参数的实时控制来规范化这个过程。
3、电子束蒸发的存在问题（1）电子束损耗问题：由于电子束需要对生产物资进行加热蒸发，因此电子束的数量和能量对衬底和未被用作蒸发物的部分进行了浪费。
目前，将多个蒸发器的蒸汽扔在一个专门的离子收集器中的方法目前已经被广泛采用，以用于电子回收。
（2）耗能问题：电子加热的方法与其他热蒸发和物理气相沉积等材料制备技术相比，并没有太高的能量利用效率，因此在工业生产中，需要更经济和高效的能源来源。
电子束蒸发镀膜仪简易操作流程
电子束蒸发镀膜仪简易操作流程1、打开北313高纯氮气瓶主阀（减压阀0.25 MPa，使用结束切记关阀，因为漏气）；2、打开电子束蒸发仪后面的高氮手阀；3、登陆界面。
沉积系统和膜厚系统分别登陆；4、观察两个腔室真空度情况：主腔室一般~ 10-8 torr，送样室一般~ 10-7 torr；5、在真空界面，Loadlock自动充气（提前打开门把手）；6、取样品盘，装样，放入腔体，关仓门；7、Loadlock自动抽气，待真空达到~ 10-7 torr；8、送样：在送样界面，点击自动送样，稍等一会（待字体由红变黑结束送样），打开观察窗挡板观察送样是否到位，随后关闭观察窗挡板；9、打开下方的电子束高压电源与扫描控制器；10、在膜厚系统，Edit -> Process ->选择对应靶材，更改速率Set point（Å/s）以及厚度Finalthickness（kÅ），点击OK；11、在工艺控制界面，材料分布处输入对应靶材的号码并确定，点击坩埚导位（由绿变红完成导位）；打开观察窗挡板观察是否导位正确，随后关闭观察窗挡板；12、在工艺控制界面，样品旋转~10 rpm；13、待主腔室真空度达到~ 10-8 torr，点击HV1 On，开电子束，由红变绿，响一声；14、点击Start process，开始自动镀膜；15、在膜厚系统观察蒸镀过程。
Output power graph和Rate graph；若出现异常，点Abortprocess；16、蒸镀结束后，关闭HV1 ON。
若还需蒸镀其他材料，回到第9步；17、关闭高压电源以及扫描控制器；18、在送样界面，自动取样，稍等一会，待取样完成；19、Loadlock自动充气（提前打开门把手），取样；20、将样品盘放回，关仓门，Loadlock自动抽气；21、待Loadlock自动抽气按钮变成黑色后，退出登录（点击注销）；22、关闭高氮手阀，以及北313高氮气瓶；23、实验登记。
真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法
真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法在物理实验中，真空技术被广泛应用于各个领域，其在材料科学研究中的蒸发与沉积方法尤为重要。
蒸发与沉积是指将固体材料升华或气相物质沉积到基底上的过程。
本文将针对真空技术的蒸发与沉积方法展开论述。
一、蒸发技术1. 热源蒸发法热源蒸发法是最常见的蒸发技术之一。
通过加热材料到其蒸发温度，使其直接升华，形成蒸气沉积在基底上。
这种方法可以用于制备纯净的金属、氧化物和半导体材料。
但是，热源蒸发法的主要缺点是易导致样品结构的变化，同时，材料的浓度难以控制。
2. 电子束蒸发法电子束蒸发法利用电子束轰击材料进行蒸发。
电子束蒸发法具有较高的功率密度，可以实现较大范围的蒸发。
此外，这种方法可以通过控制电子束的扫描速度和轰击功率来实现对材料的精确控制，从而使蒸发过程更加稳定。
3. 溅射蒸发法溅射蒸发法是一种基于物理性质的蒸发方法。
在真空室中，通过在目标材料上施加电压，产生高速离子束与目标相撞击，使材料升华并沉积在基底上。
这种方法适用于制备薄膜材料，并且可以实现对薄膜沉积速率和形貌的精确控制。
二、沉积技术1. 化学气相沉积法化学气相沉积法利用气体在真空环境中进行化学反应的原理，将材料从气相沉积到基底上。
这种方法特别适用于制备高纯度、均匀的薄膜材料。
在化学气相沉积法中，还有化学气相沉积（CVD）和分子束外延（MBE）等不同的方法。
2. 电子束蒸发沉积法电子束蒸发沉积法是利用电子束轰击材料产生的高能量电子使其升华，并通过自由传播到基底上进行沉积的方法。
这种方法具有较高的温度控制精度和较小的基底污染，适用于制备单晶材料。
3. 磁控溅射沉积法磁控溅射沉积法是一种在真空环境中通过磁场控制离子和中性粒子的轨迹来实现材料沉积的方法。
这种方法具有高沉积速率、良好的附着力和均匀性等优点。
它在制备金属薄膜和合金薄膜方面有着广泛的应用。
总结起来，真空技术在物理实验中的蒸发与沉积方法主要包括热源蒸发法、电子束蒸发法、溅射蒸发法、化学气相沉积法、电子束蒸发沉积法和磁控溅射沉积法等。
实验9_电子束蒸发薄膜制备
实验9_电⼦束蒸发薄膜制备电⼦束蒸发薄膜制备实验⽬前有许多薄膜制备技术，包括各种蒸发、溅射、离⼦镀等的物理⽓相沉积技术，各种化学⽓相沉积技术，各种电的、或机械的、或化学的沉积技术（电镀、化学镀、喷涂、静电喷涂、等离⼦喷涂、刷涂等等）。
电⼦束蒸发是利⽤聚焦电⼦束直接对材料进⾏加热蒸发，是⼀种重要的薄膜制备技术。
利⽤电⼦束可以蒸发各种材料，包括⾼熔点材料。
⼀、实验⽬的1、学习电⼦束蒸发镀膜的⼯作原理；2、掌握电⼦束蒸发镀膜系统的操作⽅法；3、学会⽤电⼦束蒸发制备⾦属薄膜材料。
⼆、实验设备电⼦束蒸发镀膜系统DZS-500型。
三、实验原理和装置1、真空蒸发技术的原理固态或液态材料被加热到⾜够⾼的温度时会发⽣⽓化，由此产⽣的蒸汽在较冷的基体上沉积下来就形成了固态薄膜。
真空蒸发是制备蒸发薄膜的⽅法，具体作法是使10?Pa以下，然后⽤电阻加热、电⼦轰击或其他⽅⽤真空机组把沉积室内的压强降到2法把蒸发料加热到使⼤量的原⼦或分⼦离开其表⾯，并沉积到基⽚上。
⾦属和热稳定性良好的化合物均可⽤此法淀积。
蒸发薄膜的纯度较⾼。
这种蒸发的⽅法简单、⽅便，因⽽⽬前应⽤仍然最为⼴泛。
⽤真空蒸发的⽅法将⾦属或⾮⾦属材料沉积到基⽚上的具体过程可分⼒三个阶段：从蒸发源开始的热蒸发；蒸发料原⼦或分⼦从蒸发源向基⽚渡越；蒸发料原⼦或分⼦沉积在基⽚上。
真空系统中，由于背景⽓压低，⼤部分蒸汽原⼦或分⼦不与残余⽓体分⼦发⽣碰撞现象，⽽沿直线路径到达基⽚。
蒸发物质的分⼦在从蒸发源到待沉积薄膜衬底的迁移过程中，会与周围环境中的e?），其中L为⽓体⽓体原⼦相碰撞。
蒸发物分⼦中发⽣碰撞的百分数等于（１－D L分⼦的平均⾃由程，D为从蒸发源到衬底的直线距离．对于普通的真空蒸发装置，Ｄ⼀般为10到50㎝，为了保证只有很⼩⼀部份蒸发物分⼦与镀膜装置中的残余⽓体分⼦发⽣碰撞，减少对所沉积薄膜的污染，通常蒸发要求210?Pa的真空度下进⾏。
10?～4⽤来制备薄膜的⼤多数蒸发材料的蒸发温度在1000～2000℃。
电子束蒸发镀膜
电子束蒸发镀膜
1、电子束蒸发镀膜：
电子束蒸发镀膜（EB PVD）是一项化学上优质、性能卓越的金属镀膜方法，它
利用电子束技术使金属材料蒸发，然后以无定形溅射的方式将浓度均匀的金属材
料形成镀膜在次底面上。
电子束蒸发镀膜使用的主要金属包括黄铜、锌、锡、铬、铝及不锈钢等。
2、适用范围：
电子束蒸发镀膜适用于精密机械、工具、航空航天、集装箱和运输设备、生物医学设备、精密光学仪器、特种电子元件及不同行业中所需要的高性能件。
3、优势：
电子束蒸发镀膜技术比其他镀膜技术具有更高的表面性能，如光泽度、耐蚀性、耐磨性等等，同时也可以产生较厚的镀层，此外，这种镀膜技术对金属蒸发源的
要求低，可以使用少量金属材料，并能够产生良好的附着力和均匀性。
4、操作方式：
电子束蒸发镀膜需要一台蒸发源，采用放电的方式加热蒸发源，使金属材料汽化，然后以精确的电子束缩短端部，使金属以无定形溅射的方式投射到次底面上，通过调整放电情况及电子束形成状态，使投射金属材料以薄层沉积在基体上，建立起人为制造的金属镀膜。
5、应用场景：
电子束蒸发镀膜的应用场景比较广泛，可以用于汽车用品、交通设施及装备的防腐防护；用于摩托车、船舶及飞机等运输工具的防腐涂层；用于电子器件、保险
丝及其他电子精密件的钝化防腐涂层；在厨具行业、医疗器械行业和汽车制造等行业也有着广泛应用。
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电子束蒸发：将蒸发材料置于水冷坩埚中，利用电子 束进行直接加热，使蒸发材料汽化并在衬底上凝结形成薄 膜的方法。
由电阻加热蒸发的缺点可知，该方法不适用于高纯或高熔点物质 的蒸发，而电子束蒸发恰好可以克服电阻蒸发的这一不足，因而 电子束加热已成为蒸镀高熔点薄膜和高纯薄膜的一种主要方法。 在电子束蒸发技术中，一束电子通过5-10KV的电场后被加速， 最后聚焦到待蒸发材料的表面。当电子束打到待蒸发材料表面时 ，电子会迅速损失掉自己的能量，将能量传递给待蒸发材料使其 熔化并蒸发，也就是待蒸发材料的表面直接由撞击的电子束加热 ，这与传统的加热方式有很大不同。
优点：结构简单，成本低，使用方便
缺点：灯丝易被污染 斑点固定 易出现“挖坑”蒸发现象 功率和效率都不高
直枪是一种轴对称的直线加速枪，从加热灯丝发射出的电子束，经阳极加
速后在磁场作用下聚焦，而后轰击坩埚中的材料使之熔化和蒸发。其中， x-y偏转线圈的作用是使聚焦电子束能够在一小范围内移动，从而使聚焦
由于与盛装待蒸发材料的坩埚相接触的蒸发材料在 整个蒸发沉积过程保持固体状态不变，这样就使待 蒸发材料与坩埚发生反应的可能性减少到最低。直 接采用电子束加热使水冷坩埚中的材料蒸发是电子 束蒸发中常用的方法。对于活性材料、特别是活性 难熔材料的蒸发，坩埚的水冷是必要的。通过水冷 ，可以避免蒸发材料与坩埚壁的反应，由此即可制 备高纯度的薄膜。
斑位置得以调节。
优点：使用方便；功率变化范 围广（几百瓦到几百千瓦）； 易于调节
缺点：设备体积大、结构复杂、成 本高；蒸发材料会污染枪体结构， 同时灯丝上逸出的钠离子会引起薄 膜的沾污。
e形枪是电子束偏转270°的电子枪，因电子轨迹呈“e”形而得名。 从灯丝发射出的电子束，受到数千伏偏置电压的加速，并经横置的 磁场偏转270°后再轰击坩埚中的蒸发材料使之熔化和蒸发。
优点：避免蒸发材料对灯丝 的污染及灯丝对薄膜的污染 功率大(约10kW)，可蒸发高 熔点材料 产生蒸发粒子能量高，薄膜 对衬底的附着力大，成膜质 量好
缺点：要求高真空，需要负 高压，设备结构复杂，不易 维护，设备成本高
电子束蒸发的有点有：（ 1 ）可以直接对蒸发材料 加热，减少了热损耗，热效率较高；（ 2 ）电子束 产生的能量密度大，可以蒸发高熔点（大于3000℃ ）的材料，且具有较高的蒸发速度；（ 3 ）装蒸发 材料的坩埚是冷的或是用水冷却的，可以避免蒸发 材料的反应和容器材料的蒸发，从而可以提高薄膜 的纯度。 其缺点有：（1）加热装置较复杂；（2）真空室内 的残余气体分子和部分蒸发材料的蒸汽会被电子束 电离，会对薄膜的结构和物理性能产生影响。
在电子束蒸发系统中，产生电子束的装置成为电子枪， 根据电子聚焦方式的不同，电子枪可分为环形枪、直枪 和e形枪等。
环形枪是由环形的阴极发射电子束，经阴极圈偏转聚焦后打在坩埚（ 阳极）内使材料蒸发，图示为结构剖面图。环形枪式结构简单，成本 低，使用方便。但是由于环形枪阴极与阳极距离很近，容易击穿，灯 丝也容易被污染；同时电子束聚焦后的斑点位置固定，容易出现“挖 坑”蒸发现象。因为环形枪的功率和效率不高，目前已较少采用。
凹箔由钨、铊或钼的薄片制成，厚度一般在 0.005-0.015 英寸。当 只有少量的蒸发材料时最适合于使用这一蒸发源装置。在真空中加热 后，钨、铊或钼都会变脆，特别是当它们与蒸发材料发生合金化时更 是如此。
电阻加热蒸发的主要缺点是：
（1）支撑坩埚及材料与蒸发物反应。 （2）难以获得足够高的温度使介电材料如Al2O3、 Ta2O5、TiO2等蒸发。 （3）蒸发率低。 （4）加热时合金或化合物会分解。
蒸发技术-电子束蒸发
真空蒸发镀膜法：将固体材料置于高真空环境中加热，使
之升Байду номын сангаас或蒸发并沉积在特定衬底上以获得薄膜的工艺方法。
真 空 蒸 发 技 术
电阻热蒸发 电子束蒸发 高频感应蒸发 激光束蒸发
常用的电阻加热蒸发法是将待蒸发材料放置在电阻加热装置中， 通过电路中的电阻加热给待沉积材料提供蒸发热使其汽化。在这一方 法中，经常使用的支撑加热材料是难熔金属钨、铊、钼，这些金属皆 具有高熔点、低蒸汽压特点。支撑加热材料一般采用丝状或箔片状形 状。 如图所示，加热装置由薄的钨/钼丝制成（直径0.05-0.13cm）。蒸 发物直接置于丝状加热装置上，加热时，蒸发物润湿电阻丝，通过表 面张力得到支撑。一般的电阻丝采用多股丝，会比单股丝提供更大的 表面积。这类加热装置有四个主要缺点： （1）它们只能用于金属或某些合金的蒸发； （2）在一定时间内，只有有限量的蒸发材料被蒸发； （3）在加热时，蒸发材料必须润湿电阻丝； （4）一旦加热，这些电阻丝会变脆，如果处理不当会折断。