真空镀膜温度控制分析
第四章 真空蒸发镀膜法
第五节 蒸发源的类型
真空蒸发所采用的设备根据其使用目的不同 可能有很大的差别， 可能有很大的差别，从最简单的电阻加热蒸 镀装置到极为复杂的分子束外延设备， 镀装置到极为复杂的分子束外延设备，都属 于真空蒸发沉积的范畴。 于真空蒸发沉积的范畴。 在蒸发沉积装置中， 在蒸发沉积装置中，最重要的组成部分就是 物质的蒸发源。 物质的蒸发源。
第一节 真空蒸发镀膜原理
定义：真空蒸发镀膜(蒸镀) 一．定义：真空蒸发镀膜(蒸镀)是 在真空条件下， 在真空条件下，加热蒸发物质使 气化并淀积在基片表面形成固 之气化并淀积在基片表面形成固 体薄膜，是一种物理现象。 体薄膜，是一种物理现象。 广泛地应用在机械、电真空、 广泛地应用在机械、电真空、无 线电、光学、原子能、 线电、光学、原子能、空间技术 等领域。 等领域。 加热方式可以多种多样。 加热方式可以多种多样。
24
P (P ) v a
MT 22 P (Torr) ≅ 3.51×10 v 分子/(厘 2 ⋅ 秒 米 ) MT
分 /(厘 2 ⋅ 秒 子 米 )
m M −4 Rm = mRe = P ≅ 4.37×10 P (Pa) 克/(厘米2 ⋅ 秒 ) V V 2π RT T M ≅ 5.84×10 P (Torr) 克/(厘 2 ⋅ 秒 米 ) V T
三个基本过程： 四. 三个基本过程：
（1）加热蒸发过程，包括由凝聚相转变为气相（固相或液相 ）加热蒸发过程，包括由凝聚相转变为气相（ →气相）的相变过程。每种蒸发物质在不同温度时有不同的 气相）的相变过程。 气相 饱和蒸气压，蒸发化合物时，其组合之间发生反应， 饱和蒸气压，蒸发化合物时，其组合之间发生反应，其中有 些组成以气态或蒸气进入蒸发空间。 些组成以气态或蒸气进入蒸发空间。 （2）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运，即这些粒 ）气化原子或分子在蒸发源与基片之间的输运， 子在环境气氛中的飞行过程 飞行过程。 子在环境气氛中的飞行过程。飞行过程中与真空室内残余气 体分子发生碰撞的次数， 体分子发生碰撞的次数，取决于蒸发原子的平均自由程以及 从蒸发源到基片之间的距离，常称源-基距 基距。 从蒸发源到基片之间的距离，常称源 基距。 淀积过程， （3）蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程，即蒸气凝聚、 ）蒸发原子或分子在基片表面上的淀积过程 即蒸气凝聚、 成核、核生长、形成连续薄膜。由于基板温度远低于蒸发源 成核、核生长、形成连续薄膜。 温度， 温度，因此沉积物分子在基板表面将发生直接从气相到固相 的相转变过程。 的相转变过程。
太阳能真空管三靶镀膜技术_概述说明以及解释
太阳能真空管三靶镀膜技术概述说明以及解释1. 引言1.1 概述太阳能是一种清洁、可再生的能源，被广泛关注和应用于全球各地。
而太阳能真空管作为太阳能利用的重要组件之一，其性能和效率的提升对于太阳能行业的发展至关重要。
在太阳能真空管中，镀膜技术被广泛采用，以提高热量吸收和保温性能，从而最大限度地利用太阳辐射并减少热量损失。
1.2 文章结构本文将对太阳能真空管三靶镀膜技术进行全面地概述说明与解释。
首先，在引言部分将介绍文章的目的，并概述太阳能真空管以及镀膜技术的基本情况。
其次，在主体部分中将详细讲解太阳能真空管和镀膜过程的概述，着重介绍三靶镀膜技术。
然后，我们将探讨这种镀膜技术所带来的优势和面临的挑战，并提出相应的解决方案。
接下来，我们还会通过实际应用案例分析和效果评估方法来验证该技术的实际应用价值。
最后，在结论部分，我们将总结文章重点，并对镀膜技术的未来发展提出展望与建议。
1.3 目的本文旨在详细介绍太阳能真空管三靶镀膜技术，包括其概念、背景、镀膜过程和优势，以及面临的技术挑战和解决方案。
通过实际应用案例分析和效果评估方法，验证该技术在太阳能领域的实际应用价值。
同时，我们也希望为镀膜技术的进一步发展提供参考，并对未来的发展趋势进行展望，进一步推动太阳能行业的可持续发展。
2. 太阳能真空管三靶镀膜技术：2.1 真空管概述：太阳能真空管是一种用于收集和转换太阳能的装置，它由内外两层玻璃管构成，中间的真空层可有效减少热量传输和损失。
通常情况下，真空管内壁会镀上特殊的涂层以增强其吸收太阳光线的效果。
2.2 镀膜过程：太阳能真空管内部涂层是利用镀膜技术实现的。
镀膜过程首先需要进行表面清洗和处理，以保证涂层附着力和均匀性。
然后，在真空环境下进行物理或化学气相沉积，将金属或化合物材料沉积在玻璃管壁上形成涂层。
这些镀膜可以提高对太阳辐射的吸收并减少辐射热损失。
2.3 三靶镀膜技术介绍：三靶镀膜技术是一种常用于太阳能真空管制造中的高级镀膜工艺。
真空镀膜原理
真空镀膜原理1. 真空镀膜的概述•真空镀膜的定义•真空镀膜的应用领域•真空镀膜的优势和重要性2. 真空镀膜的基本原理2.1 蒸发镀膜法•蒸发镀膜法的原理•蒸发镀膜法的工艺过程•蒸发镀膜法的优缺点2.2 电弧镀膜法•电弧镀膜法的原理•电弧镀膜法的工艺过程•电弧镀膜法的优缺点2.3 磁控溅射镀膜法•磁控溅射镀膜法的原理•磁控溅射镀膜法的工艺过程•磁控溅射镀膜法的优缺点3. 真空镀膜设备与系统3.1 真空设备•真空泵•高真空系统•中真空系统3.2 镀膜设备•蒸发镀膜设备•电弧镀膜设备•磁控溅射镀膜设备3.3 控制系统•温度控制系统•压力控制系统•气体流量控制系统4. 真空镀膜中常用的材料4.1 金属•铝•铬•铜4.2 陶瓷•氧化铝•硅•碳化硅4.3 半导体材料•硅•锗•氮化镓5. 真空镀膜的应用5.1 光学领域•透明膜•色彩膜•金属反射膜5.2 电子器件•方形衬底•航空航天器件•激光器件5.3 装饰领域•金属镀膜•陶瓷镀膜•塑料镀膜6. 真空镀膜的发展趋势6.1 环保型镀膜技术•水基镀膜技术•无废水镀膜技术•低能耗镀膜技术6.2 薄膜多功能化•多层复合膜技术•光学、电学、磁学多功能化膜•纳米材料应用于镀膜6.3 智能化镀膜工艺•自动控制系统•数据化监控与分析•AI技术在镀膜中的应用结论真空镀膜作为一种先进的表面处理技术，具有广泛的应用领域和重要的意义。
通过深入探讨真空镀膜的原理、设备与系统、材料、应用以及未来发展趋势，可以更好地理解和使用真空镀膜技术，推动其在各个领域的应用和创新。
随着科技的不断进步，真空镀膜技术将不断发展，以满足人们对于功能性、环保性和智能化的需求。
真空镀膜原理
真空镀膜原理
真空镀膜是一种常见的薄膜制备技术，其原理是利用真空环境下的物理气相沉积过程，将目标材料以原子或分子的形式沉积在基底表面上，形成均匀、致密的薄膜。
真空镀膜的基本原理是利用电子束、离子束或蒸发等方法将目标材料转化为气相，并通过控制真空度来控制薄膜的质量和性能。
首先，原料固体被放置在真空镀膜设备中的加热源中，加热后，原料开始升华或蒸发，并形成一个气相流。
在真空环境下，目标材料的气相流将穿过辅助设备，如抽气系统和气体分子筛等，将气体分子和杂质去除，以确保沉积薄膜的纯净度。
接下来，气相流将进入到薄膜生长室中，其中包含一个基底，通常是玻璃或金属。
基底表面的晶格结构提供了一个“种子”来引导薄膜的生长。
在基底上，气相流遇到表面吸附位，吸附位是一种表面上的缺陷，它可以吸附气体分子并促使薄膜的生长。
目标材料的气相分子在吸附位上发生化学反应或物理现象，如离子交换、原子扩散和自组装等，从而导致薄膜的生长。
在真空镀膜过程中，可以通过控制加热源温度、气体压力和沉积时间等参数来调节薄膜的性质。
例如，不同的温度可以改变薄膜的晶体结构，从而调节其光学、电学或机械性能。
此外，控制沉积速率和沉积厚度还可以实现不同厚度、不同光学特性或不同应用的薄膜。
总之，真空镀膜通过在真空环境下将目标材料转化为气相，然后在基底表面上沉积，来制备薄膜材料。
这种技术可广泛应用于光学镀膜、防腐镀膜、陶瓷涂层等领域，并具有很好的可控性和适应性。
真空蒸发镀膜蒸镀
3）膜质还与蒸发材料和残存气体的性质、膜结构、基片温度以及基片 自身的污染有关；
4）净化处理：对真空系统——烘烤；对基片——加热去污。
3. 蒸镀分馏问题
由于各组分的饱和蒸气压不同，因而蒸发速率不同，造成 沉积膜的成分与母体不同（分馏），薄膜本身成分也随厚 度而变化（分层）。
合金在蒸发时会发生分馏
设：物质含A，B成分，MA、MB，PA、PB， 则由（3）式，得 ：
N A C A PA M B N B CB PB M A
(14)
改进工ห้องสมุดไป่ตู้：
1）选择基片温度，使之有利于凝聚而不是分凝； 2）选用几个蒸发源，不同温度下分别淀积，但控制困难； 3）氧化物，可采用反应蒸镀法，引入活性气体。
（5）沉积温度较高，膜与基片的结合强 度不高。
图8.2.1 蒸镀装置示意图
1.衬底加热器；2.衬底；3. 原料；4.料舟
1. 物理基础
（1）物理阶段： ① (淀积材料的)升华：S→V； ② 输运：蒸发源→基片上； ③ 沉积： V→S ； ④ 重新排列：淀积粒子在基片上重新排列或键合
蒸发淀积——不平衡过程； 恒定条件——高质量膜。
m
t0 h2
（8） ，
(面源) (10)
(9) 代入(7)，可得 ：
t
m cos 4r 2
m
4h2
h2 r2
cos
t0
h3 r3
沉积膜相对厚度分布 ：
t [1 ( x / h)2 ]3/ 2 t0
t [1 ( x / h)2 ]2 t0
(点源) (11) (面源) (12)
真空镀膜(ncvm)工艺培训教材PPT课件
颜色不纯
由于反应不完全或杂质污染，膜层可能呈 现出不纯或斑驳的颜色。
分析方法
X射线衍射(XRD)
能谱分析(EDS)
分析膜层的晶体结构和相组成。
附着力测试
对膜层进行元素分析，了解各元 素的分布和比例。
通过划痕、拉拔等试验测定膜层 与基材之间的附着力。
显微观察
通过金相显微镜观察膜层的微观 结构，了解其均匀性、孔隙和缺 陷。
05
真空镀膜(NCVM)问题与 解决方案
常见问题
表面粗糙度大
镀膜后的表面粗糙，影响外观和使用性能 。
膜层不均匀
镀膜过程中，由于气体流动、温度分布不 均或反应物供应问题，可能导致膜层在表 面分布不均。
附着力差
镀膜层与基材之间可能存在弱附着力，导 致镀膜容易剥落。
孔隙率过高
膜层中存在过多的孔隙，影响其防护和装 饰效果。
04
真空镀膜(NCVM)技术参 数与优化
工艺参数
真空度
真空镀膜过程中，需要控制真空室的 真空度，以确保膜层的均匀性和附着 力。
温度
镀膜过程中，基材的温度对膜层的附 着力和性能有影响，需根据不同材料 和镀膜要求进行温度控制。
镀膜时间
镀膜时间的长短直接影响膜层的厚度 和均匀性，需根据工艺要求进行精确 控制。
防护眼镜
保护操作人员的眼睛免受镀膜过程中产生的 有害物质和紫外线的伤害。
夹具
用于固定基材，确保其在镀膜过程中位置稳 定。
手套
保护操作人员的手部免受镀膜过程中产生的 有害物质和高温的伤害。
03
真空镀膜(NCVM)工艺流 程
前处理
表面清洗
使用有机溶剂和超声波清洗技术去除 工件表面的污垢、油脂和杂质，以确 保镀膜层的附着力。
基于PLC的真空镀膜机控制系统改造
基于PLC的真空镀膜机控制系统改造摘要：为克服传统的化学气相镀膜机电气控制缺点，开发了一套基于可编程控制器的化学气相沉积镀膜机控制系统。
描述了该镀膜机控制系统的硬件结构和软件功能。
对气体流量、基片温度及开关量的控制效果进行了大量的实验研究。
结果表明：基片温度控制精度达到±1℃、工作（反应）气体的流量控制精度达到10ml、可以进行精确的开关量控制。
应用表明：该控制系统可以实时监控并保证镀膜机的可靠运行。
关键词：化学气相沉积镀膜机温度气体流量控制精度1、前言低温等离子体广泛应用于镀膜、半导体刻蚀等新材料制造领域。
其中射频放电电容耦合等离子体（ccp）是射频等离子体的重要方式[1]。
在射频电源作用下，平行板电极间的气体放电激发等离子体，等离子体在电磁场的作用下沉积在基片上形成薄膜。
本文研究利用射频等离子体进行等离子体增强化学气相沉积（pecvd）制备（类）金刚石薄膜的工艺过程[2]。
对原有的电气控制系统进行了改造，开发了工业控制计算机的控制系统，达到了对数据实时存储、显示和分析目的。
2、工艺简介rf-500型cvd（化学气相沉积）镀膜机是根据射频放电电容偶合方式产生等离子体的设备，利用它可以进行化学气相沉积镀膜，其射频电源频率为13.56mhz。
采用单室平行板电极电容耦合方式。
目前该镀膜机可用于纳米级功能薄膜、类金刚石硬质膜、光学薄膜的生产。
rf-500型cvd镀膜机结包括rf-500型cvd镀膜机的真空室、气体入口、射频电极、等离子体、朗缪尔探针、基片架、基片加热丝、热电偶温度传感器、为基片、为放气口。
3、控制系统的组成为了深入研究薄膜的形成机理，精确控制各种物理量以及便于对数据进一步分析，开发了rf-500型cvd镀膜机计算机控制系统。
目的是实现该镀膜机镀膜过程的实时监控，并对数据进行存储和显示，提高可靠性和抗干扰性，使工作人员在友好的人机交互环境下，完成对现场设备的管理，以简化操作，提高效率。
真空镀膜冷却水系统设计
真空镀膜冷却水系统设计真空镀膜冷却水系统设计随着现代工业的迅速发展，真空镀膜技术越来越成熟和广泛应用。
但是，在真空镀膜过程中会产生大量的热量和污染物，需要采用良好的冷却水系统进行散热和过滤。
因此，本文将介绍真空镀膜冷却水系统设计的关键要点和技术原理。
首先，在设计真空镀膜冷却水系统时，需要考虑以下几个主要因素：冷却水循环流量、冷却水温度、水泵选型和管道布局。
其中，冷却水循环流量是影响系统效率和稳定性的关键因素。
根据真空镀膜设备的规格、工艺流程和生产周期，可以确定适当的流量范围。
此外，冷却水温度也需要控制在合理的范围内，一般为5℃-30℃。
另外，水泵的选型和管道布局也需要考虑到系统的水平距离、高度差和压力损失等因素。
其次，在真空镀膜冷却水系统中，需要采用先进的水处理技术来处理冷却水，以保证水质的稳定性和纯度。
常见的水处理方法包括过滤、软化、反渗透和离子交换等。
过滤技术可以去除冷却水中的颗粒物和悬浮物。
软化技术可以去除水中的钙离子和镁离子，防止水垢和污垢的产生。
反渗透技术可以去除水中的大分子有机物、细菌和病毒等微生物污染物。
离子交换技术可以去除水中的离子污染物和重金属等有害物质。
根据实际需要和实际情况，可以选用不同的水处理技术组合来处理冷却水。
最后，在真空镀膜冷却水系统设计中，需要考虑到安全性和节能性。
水处理设备和管道系统应该具备良好的密封性和耐腐蚀性，以免发生泄漏和故障。
此外，系统中的水泵、水槽和水管等应该选用高效、环保的设备，以提高系统效率和减少能源浪费。
在实际操作中，还需要定期检查和维修系统设备和管道，以保证系统的运行稳定和效率。
综上所述，真空镀膜冷却水系统设计是一个复杂和细致的过程，需要考虑到多个因素和技术要点。
只有通过科学和严谨的设计和操作，才能确保真空镀膜设备的运行稳定和生产效率的提高。
真空蒸发镀膜与设备使用维护
（4）感应加热式蒸发源
其原理是将装有膜材的坩埚 放在螺旋线圈的中央（不接触） ， 在线圈中通以高频电流，膜材在 高频电磁场感应下产生强大的涡 流，使膜材升温，直至蒸发。膜 材体积越小，感应频率越高。
三、间歇式真空蒸发镀膜机
间 歇 式真空 镀膜机中，真空 室内制膜过程的 工 作情况是间歇 的。左图是 我国 某公司生产的间 歇 式 ZZS800－ 1/D 型箱式真空 镀膜机的镀膜室 结 构图。该 室主 要由箱体、 球形 工件架、基片烘 烤装置、 粒子源、 电子枪、电阻蒸 发装置、蒸发挡板等构件组成。 真空室的直径为 800 毫米，由不锈钢焊接而成。箱体壁上焊有 水管， 冷却箱体。 系统还配有基片烘烤装置， 烘烤温度可在 0～350℃ 范围内进行调节。 电阻蒸发电流可稳定工作在 350A 以上。电子枪采用 e 型 270° （电）磁偏转式电子枪 ，蒸发束流 0～750mA 可调。 蒸发挡板是保证膜质量的又一措施， 它位于电阻蒸发组件及电子 枪的上方。挡板传动轴采用气缸驱动，并用威尔逊或磁流体密封形式 引入，使挡板与外界隔绝。
反应溅射、磁控溅 射、对向靶溅射 直流二极型 多阴极型 真空 ARE 型、增强 ARE 离子 数 10～5000ev LPPD 型 镀膜 HCD 型 高频型 低压等离子化学 化学反应 CVD 热扩散 相沉积（PCVD） （LPVCD） 等离子增强化学气 气相沉积 集团离子束镀膜 单一离子束镀膜
注：PVD－物理气相沉积（Physical Vapor Deposition） CVD－化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition） PCVD－等离子体增强化学气相沉积（Plasma Chemical Vapor Deposition） LPCVD－低压化学气相沉积（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）
实验十二真空镀膜
实验十二真空镀膜引言在真空中使固体表面（基片）上沉积一层金属、半导体或介质薄膜的工艺通常称为真空镀膜。
早在19世纪，英国的Grove和德国的Plücker接踵在气体放电实验的辉光放电壁上观察到了溅射的金属薄膜，这就是真空镀膜的萌芽。
后于1877年将金属溅射用于镜子的生产；1930年左右将它用于Edison唱机录音蜡主盘上的导电金属。
以后的30年，高真空蒸发镀膜又取得了飞速发展，这时已能在实验室中制造单层反射膜、单层减反膜和单层分光膜，而且在1939年由德国的Schott等人镀制出金属的FabryPerot干与滤波片，1952年又做出了顶峰值、窄宽度的全介质干与滤波片。
真空镀膜技术历经一个多世纪的发展，目前已普遍用于电子、光学、磁学、半导体、无线电及材料科学等领域，成为一种不可缺少的新技术、新手腕、新方式。
实验目的1.了解真空镀膜机的结构和利用方式。
2.掌握真空镀膜的工艺原理及在基片上蒸镀光学金属、介质薄膜的工艺进程。
3.了解金属、介质薄膜的光学特性及用光度法测量膜层折射率和膜厚的原理。
实验原理从镀膜系统的结构和工作机理上来讲，真空镀膜技术大体上可分为“真空热蒸镀”、“真空离子镀”及“真空阴极溅射”三类。
真空热蒸镀是一种发展较早、应用普遍的镀膜方式。
加热方式主要有电阻加热、电子束加热、高频感应加热和激光加热等。
1.真空热蒸镀的沉积条件（1）真空度由气体分子运动论知，处在无规则热运动中的气体分子要彼此发生碰撞，任意两次持续碰撞间一个分子自由运动的平均路程称为平均自由程，用λ表示，它的大小反映了分子间碰撞的频繁程度。
P d kT22πλ=（8.2-1）式中：ｄ为分子直径，Ｔ为环境温度（单位为Ｋ），Ｐ为气体压强。
在常温下，平均自由程可近似表示为：)(1055m P -⨯≈λ （8.2-2）式中：P 为气体平均压强（单位为Ｔｏｒｒ）。
表8.2-1列出了各类真空度（气体平均压强）下的平均自由程λ及其它几个典型参量。
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真空镀膜温度控制分析
温度是所有化学反应重要参数，尤其在反应式镀膜、光学度膜、温度控制、其重要性，更是手屈一指。
依实际制程需求，有著不同范围与精度之控制方式之进度，因CPU之进步，使得温度控制器，已完全进入。
计算机化时代，于PVD设备中温度控制应用及要求如下:
温度控制需求精度应用控制所需功能
60~80℃＋－5% 塑料基材除水气
腔体除水
1. 多点设定启动
2. Autotuning
180~250℃＋－5% 金属基材除水气
膜质改善
1. 多点设定启动
2. Autotuning
3. 多段控制
250~380℃＋－3% 光学玻璃基材镀膜1. 多点设定启动
2. Autotuning
3. Remote D/A , A/D
4. 多段控制
400~750℃＋－1% 反应式镀膜1. 多点设定启动
2. Autotuning
3. Remote D/A , A/D
4. 多段控制。