GT2010 多功能真空实验仪的应用

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GT2010 多功能真空实验仪使用说明书

实验一 真空获得与真空镀膜

实验二 低压放电现象观察及伏安曲线的测量

附录I   薄膜制备方法一览表

附录 = 2 \* ROMAN II  旋片真空泵使用说明

GT2010 多功能真空实验仪使用说明书

一、概  述

化学镀膜最早用于在光学元件表面制备保护膜.随后,1817年,Fraunhofe在德国用浓硫酸或硝酸侵蚀玻璃,偶然第一次获得减反射膜,1835年以前有人用化学湿选法淀积了银镜膜它们是最先在世界上制备的光学薄膜.后来,人们在化学溶液和蒸气中镀制各种光学薄膜.50年代,除大快窗玻璃增透膜的一些应用外,化学溶液镀膜法逐步被真空镀膜取代.真空蒸发和溅射这两种真空物理镀膜工艺,是迄今在工业能够制备光学薄膜的两种最主要的工艺.它们大规模地应用,实际上是在1930年出现了油扩散泵---机械泵抽气系统之后.
    1935年,有人研制出真空蒸发淀积的单层减反射膜.但它的最先应用是1945年以后镀制在眼镜片上.1938年,美国和欧洲研制出双层减反射膜,但到1949年才制造出优质的产品.1965年,研制出宽带三层减反射系统.在反射膜方面,美国通用电气公司1937年制造出第一盏镀铝灯.德国同年制成第一面医学上用的抗磨蚀硬铑膜.在滤光片方面,德国1939年试验淀积出金属—介质薄膜Fabry---Perot型干涉滤光片.

在溅射镀膜领域,1842年格洛夫(Grove)在实验室中发现了阴极溅射现象.他在研究电子管阴极腐蚀问题时,发现阴极材料迁移到真空管壁上来了.但是,真正应用于研究的溅射设备到1877年才初露端倪.迄后70年中,由于实验条件的限制,对溅射机理的认同长期处于模糊不请状态,所以,在1950年之前有关溅射薄膜特性的技术资料,多数是不可靠的.19世纪中期,只是在化学活性极强的材料、贵金属材料、介质材料和难熔金属材料的薄膜制备工艺中,采用溅射技术.1970年后出现了磁控溅射技术,1975年前后商品化的磁控溅射设备供应于世,大大地扩展了溅射技术应用的领域.到了80年代,溅射技术才从实验室应用技术真正地进入工业化大量生产的应用领域.现有两极溅射、三极溅射、反应溅射、磁控溅射和双离子溅射等淀积工艺.

真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术,是表面工程技术领域的重要组成部分.真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂覆一层特殊性能的镀膜,从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用.因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一 ,并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景.这种新兴的真空镀膜技术已在国民经济各个领域得到应用,如航空、航天、电子、信息、机械、石油、化工、环保、军事等领域.

二、仪器简介及使用范围

1、仪器的组成：

GT2010型 多功能真空实验仪由真空机组、钟罩、放电管、仪表与控制电路等五部分组成.

1)真空机组是机械泵与油扩散泵构成的二级真空抽气系统,极限真空度可以达到10-3Torr

2)罩内置蒸发电极,可以完成真空蒸发法薄膜沉积,经过适当改造,也可用于真空 环境下薄膜材料的电学特性测试,如：半导体薄膜材料I－V特性测试；

3)放电管用于完成气体放电现象的实验；

4)仪表部分包括真空测量仪表、蒸发显示与控制仪表、放电显示与控制仪表等；

5)电路部分包括真空机组控制、蒸发过程控制、放电过程控制三部分.

2、实验内容：

本仪器是用于大中专院校真空现象方面实验的理想仪器.可以完成真空获得与测量、真空蒸发法镀膜、气体放电与等离子等实验.

3、仪器特点：

传统的真空实验仪器大都由金属部件组成,很多主要的物理过程不可见,学生只能通过仪表了解物理过程.本设备主要部分采用高强度玻璃制造,仪器结构紧凑合理,操作简单,物理过程直观,容易引起学生的兴趣,对于提高学生的实验能力和理论联系实际的能力.

三、仪器结构图及说明

控制面板部分

1、面板部件说明：

1)蒸发电流表(0-200A)   2)总电源开关             3)工作选择开关     4)蒸发电源开关 

5)蒸发电流调节     6)总电源指示灯

2、工作选择开关工作状态说明：

1)设备不工作.

2)机械泵：机械泵工作同时高真空电磁阀A、B工作

3)扩散泵预工作：此时A、C阀工作、B阀不工作.同时加热电源开始接通.

4)扩散泵工作：此时A、C、D阀工作、B阀不工作.

高压面板图

面板部件说明：

1)辉光电压显示        

2)辉光电流显示

3)高压电源开关        

4)电流量程选择

5)辉光电压调节

真空系统

1) 样品放置架

7) 真空室 热偶规管

13) 真空室底板

19) 真空波纹管

25) 可调机脚

2) 预熔挡板

8) 电离规管

14) 真空放电管

20) 放电管热偶规管

26) 移动滑轮

3) 蒸发电极

9) 高真空C阀

15) 放电管外罩

21) 管路热偶规管

4) 真空室玻璃钟罩

10) 四级油扩散泵

16) 设备机架

22) 高真空A阀

5) O形密封圈

11) 扩散泵加热电炉

17) 手动隔膜阀

23) 机械泵出气口

6) 高真空D阀

12) 预熔挡板调节旋钮

18) 高真空B阀

24) 机械泵

四、仪器主要配置性能参数

GT2010型 多功能真空实验仪由真空机组、钟罩、放电管、仪表与控制电路等五部分组成.

1、真空机组：

2XZ-4型旋片真空泵主要技术指标：

1) 工作电压：AC220V/50 Hz      2)抽气速率：4L/S        3)极限压力：6×10^-1 Pa         

4)电机功率：0.55KW      5)进气口内径：25mm        6)用油量：0.8L      7)噪声：75LwdB(A)

2、四级扩散泵：

1) 型号：四级泵        2) 极限真空度:5～10^-6Pa        3) 抽速：130L/S                

4) 加热功率：800W   5) 油量：0.13 L                    6) 配用机械泵型号：2ZX-4

使用时注意事项 ：

在加油时用漏斗从排气管内输入 .推荐使用的油请用四川产晨光牌275#扩散泵硅油.

泵的加热电炉可采用 500W/220V (4英寸左右)炉盘与泵底部最佳距离为5m/m-10m/m左右. 加硅油量120-150ml

泵在使用时 , 切勿断水 ,如突然断水应即关电炉.冷却水进出口必须扎紧防止水压高时冲击脱皮管,按排就绪后,应先开启机械泵等系统中真空度达到10^-1Pa时,方可开启电炉加热 , 同时打开冷却水.

使用结束后先应切断热源 ,等泵冷却后方可停止机械泵工作.以防“工作液”氧化. 如果发现“工作液 ” (硅油)颜色变(深黄到黑)说明硅油已变质需更换.

加热电炉不要大于扩散泵底部10 m/m,如太大应用石棉板封去多余部分.电炉装置可以调温,加热到硅油沸腾时,将温度调到恒温,保持硅油正好连续沸腾.第二次使用时,电炉升温一定要缓慢,急加温会导致玻璃产生强应力,缩短扩散泵的使用寿命.玻璃扩散泵最适应是：24小时连续工作,但大多数单位不是三班制,只好每天开关.因每电炉加热一次,玻璃就产生一次应力,次数多了,应力就严重了,久而久之,扩散泵就自然而然的破裂报废了.

GG-17耐热急变240℃-250℃(以 250ml烧杯样品)是指在无应力情况下测试的,待扩散泵底部应力的增加, 耐热急变温度随之下降,使用寿命因此而缩短 .

五、技术参数及特性

1、工作电压：AC220V±5%    50Hz           2、整机功率： 3000W          3、整机重量：约200Kg

4、外形尺寸(mm)：真空系统：  长655×宽565×高1440   电器控制系统：长555×宽565×高1440

5、真空室极限真空度：10×10^-3Torr         6、蒸发电流调节范围：0～150A

7、放电管工作电压：0～1500V                8、放电管电流测量范围：200μA～2A

六、设备安装及调试

1、安装环境要求

1)电源： AC220V,50Hz,最大功率3000W   2)温度、湿度、气源及冷却水：应保障设备工作稳定正常

3)安装室：室内整洁,空气流通,无尘埃.       4)接地线：室内具有独立接地线＜3Ω

2、安装顺序

1)确认安装环境满足设备安装要求

2)检查设备良好情况(检查在运输过程中是否造成损坏)

3)检查四级油玻璃扩散泵、玻璃钟罩、玻璃门、规管及电离规等部件完好无损

4)安装四级油玻璃扩散泵、真空计规管及真空系统管路.

5)将电机柜同真空柜拼装好,连接好电器连接线及复合真空计的信号输入线及电源线.

6)确认各电气部件完好无损.

7)安装好真空室蒸发电极及相关部件.

8)清洗好玻璃钟罩并用风机吹干,安装好O形密封圈,放置好钟罩.

9)安装好20A电源插座,确保插座的连接可靠.

七、设备操作使用及注意事项

1)检查确认设备各部件完好,连接安全(注意接地).

2)接通总电源,打开总电源开关,确认电路无故障.

3)确认气路连接规范完好后,打开工作选择开关至机械泵,抽蒸发室真空.

4)打开复合真空计电源开关,测量此时蒸发室的气压.(此时应将复合真空计转换开关置于V2   测量档).

5)抽真空约30分钟使本底真空达到所需要求.测量室蒸发的本底真空,真空度优于3Pa.确保机械泵管路无故障.

6)将工作选择开关打向扩散泵预工作,抽油扩散泵内的真空,此时不能打开加热电源,测量此时蒸发室的气压.(此时应将复合真空计转换开关置于V1   测量档,同时将真空测量转换开关放置在管路档).确保扩散泵管路无故障.

7)抽真空约30分钟使本底真空达到所需要求.测量管路与扩散泵之间真空,真空度优于3Pa.以确保机械泵管路无故障.

八、设备维护

1、确保冷却水的通畅,保证循环水系统的正常工作.

2、所有电气旋钮及开关状态在使用前一定要确认是否在“断”状态.

3、真空系统维护：

1)注意真空泵换油；  2)注意反应室及管道清洁；  3)注意密封面清洁；

4)真空系统停机前先关真空计电源,然后再进行其它操作  5)实验结束后将真空室报空.

4、镀膜工作进行2～3次后,必须及时清洗钟罩及镀膜室内零件,避免蒸发物质大量进入真空系统而损害真空性能；

5、扩散泵连续工作时,落下钟罩后必须先对钟罩抽低真空,当达到6～7Pa后再开高阀,绝对不容许直接抽高真空,以避免扩散泵油氧化；

6、制备工作结束后,应首先切断高真空测量,再关闭高阀,然后充气以免电离规管损坏及扩散泵油氧化；

7、中途突然停电,应立即切断高真空测量,再关闭高阀,低阀拉出到II位置,来电后,待机械泵工作2～3分钟后,再恢复正常工作；

8、若真空度不正常,可以利用附件(管道盖板)将镀膜室底板上排气口盖住,试一下底板一下的真空性能是否正常,以缩小可疑点,正确找出原因；

9、钟罩处于真空状态时,绝对不能提升钟罩,否则将损坏；

10、充气完毕后,应将充气阀门立即关闭；

11、各真空元件及仪表的维修保养参阅其说明书.