第二十一章 真空镀膜（下）
《我有科研辅助系统》作者：肥美的韭菜 2021-04-23 07:40
空气泵发出一声巨响，随后传来“咣咣咣”的声响。
许秋吓的一激灵，朝后缩了一下身子。
等了一会儿，他感觉没什么危险，便上前检查空气泵。
“看着没有问题啊。”他向学姐道。
“确实没问题，这是正常情况。现在是发动机在通过曲轴，驱动活塞向储气筒内打气，等到储满气后，就会自动停下。”
陈婉清试图绷住脸上的笑容，但是没有成功，还是笑了出来。
“学姐你是故意的吧。”许秋做出一副愤慨的样子。
“怎么会呢，我是那样的人嘛。”陈婉清笑道。
许秋摇了摇头，回到总控台，继续实验。
他打开总控开关，膜厚仪的数显屏幕亮起。
许秋先检查膜厚仪的参数是否设置正确，包括靶材名称、密度和z因数等。
膜厚仪的原理并不是直接测量膜厚，而是通过间接法计算得到。
在蒸镀过程中，靶材分子到达晶振片处，会产生电信号，经过拟合计算可将电信号转化为蒸镀速率，最后将速率与时间相乘得到膜厚。
调好膜厚仪后，数显屏幕上显示：
蒸镀材料为钙，速率为000埃每秒，膜厚为000埃。
同时，许秋观察到总控台上面有两个气压计，可以实时监测蒸镀舱内的压强。
其中一个示数为一个大气压，即10e5帕，另外一个则处于未工作状态。
“为什么要安装两个气压计呢？”许秋疑惑道。
“两者的压强测定范围不同，前者约为01到10000帕，后者约为十的负六次方到1帕。”陈婉清道，随后又补了一句：
“准备工作都好了，开始抽真空吧。”
许秋点点头，按下机械泵的启动键，同时打开超真空挡板阀，又是一阵轰鸣声传来。
“蒸镀操作的噪音有点大啊。”习惯了之前安静实验环境的许秋，忍不住吐槽道。
“是啊，不过慢慢你就会适应的。”陈婉清道。
机械泵启动后，气压计的示数快速减小。
从10e5，迅速变为32e4，然后是89e3，直至1e3帕左右，下降速度才开始变慢。
过了两分钟左右，压强终于降至20帕以下，许秋关闭超真空挡板阀，打开分子泵。
分子泵的转速要从0逐渐加速至27000rpm后，它才可以正常工作，约需要耗时10分钟。
待分子泵运转平稳后，许秋打开束源炉挡板，然后启动束源炉的升温控制装置。
装置的屏幕上显示有束源炉当前温度和设定温度，分别为27和30摄氏度。
他打开设定界面。
这块屏幕采用的是计算器上那种“日”字型的显示方法，主要用于数字显示，所以显示出来的字母都很抽象。
还好都是常用的单词，许秋花了点时间弄明白每个参数的意义后，手动设定升温程序：
sp130
rate30
time60
sp2400
rate30
time3
sp3520
rate20
time100
第一阶段，以30摄氏度每分钟的速率升至30摄氏度，等待60分钟；
第二阶段，以30摄氏度每分钟的速率升至400摄氏度，等待3分钟；
第三阶段，以20摄氏度每分钟的速率升至520摄氏度，等待100分钟。
确认无误后，他长按启动键，启动程序。
升温程序需要跑一个多小时。
在此期间，许秋向学姐请教了真空系统的工作原理。
陈婉清讲解道：“机械泵，最多只能将舱内压强降至零点几帕，必须使用分子泵才能将压强降低至十的负五次方帕这个数量级，从而达到蒸镀实验所需的最低真空度要求。
分子泵只能在低压强下使用。所以在压强大于20帕时，采用超真空挡板阀，阻隔分子泵和蒸镀舱连接；当压力低于20帕时将其关闭，再使分子泵和蒸镀舱连通。
分子泵启动后，还需要较长的时间，才能使蒸镀舱内压强达到1e-5级别。
这个时间在半小时至一个半小时之间。
如果一个半小时过后仍无法达到这个真空度，通常有两种情况。
一种是体系气密性不好，比如
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许秋吓的一激灵，朝后缩了一下身子。
等了一会儿，他感觉没什么危险，便上前检查空气泵。
“看着没有问题啊。”他向学姐道。
“确实没问题，这是正常情况。现在是发动机在通过曲轴，驱动活塞向储气筒内打气，等到储满气后，就会自动停下。”
陈婉清试图绷住脸上的笑容，但是没有成功，还是笑了出来。
“学姐你是故意的吧。”许秋做出一副愤慨的样子。
“怎么会呢，我是那样的人嘛。”陈婉清笑道。
许秋摇了摇头，回到总控台，继续实验。
他打开总控开关，膜厚仪的数显屏幕亮起。
许秋先检查膜厚仪的参数是否设置正确，包括靶材名称、密度和z因数等。
膜厚仪的原理并不是直接测量膜厚，而是通过间接法计算得到。
在蒸镀过程中，靶材分子到达晶振片处，会产生电信号，经过拟合计算可将电信号转化为蒸镀速率，最后将速率与时间相乘得到膜厚。
调好膜厚仪后，数显屏幕上显示：
蒸镀材料为钙，速率为000埃每秒，膜厚为000埃。
同时，许秋观察到总控台上面有两个气压计，可以实时监测蒸镀舱内的压强。
其中一个示数为一个大气压，即10e5帕，另外一个则处于未工作状态。
“为什么要安装两个气压计呢？”许秋疑惑道。
“两者的压强测定范围不同，前者约为01到10000帕，后者约为十的负六次方到1帕。”陈婉清道，随后又补了一句：
“准备工作都好了，开始抽真空吧。”
许秋点点头，按下机械泵的启动键，同时打开超真空挡板阀，又是一阵轰鸣声传来。
“蒸镀操作的噪音有点大啊。”习惯了之前安静实验环境的许秋，忍不住吐槽道。
“是啊，不过慢慢你就会适应的。”陈婉清道。
机械泵启动后，气压计的示数快速减小。
从10e5，迅速变为32e4，然后是89e3，直至1e3帕左右，下降速度才开始变慢。
过了两分钟左右，压强终于降至20帕以下，许秋关闭超真空挡板阀，打开分子泵。
分子泵的转速要从0逐渐加速至27000rpm后，它才可以正常工作，约需要耗时10分钟。
待分子泵运转平稳后，许秋打开束源炉挡板，然后启动束源炉的升温控制装置。
装置的屏幕上显示有束源炉当前温度和设定温度，分别为27和30摄氏度。
他打开设定界面。
这块屏幕采用的是计算器上那种“日”字型的显示方法，主要用于数字显示，所以显示出来的字母都很抽象。
还好都是常用的单词，许秋花了点时间弄明白每个参数的意义后，手动设定升温程序：
sp130
rate30
time60
sp2400
rate30
time3
sp3520
rate20
time100
第一阶段，以30摄氏度每分钟的速率升至30摄氏度，等待60分钟；
第二阶段，以30摄氏度每分钟的速率升至400摄氏度，等待3分钟；
第三阶段，以20摄氏度每分钟的速率升至520摄氏度，等待100分钟。
确认无误后，他长按启动键，启动程序。
升温程序需要跑一个多小时。
在此期间，许秋向学姐请教了真空系统的工作原理。
陈婉清讲解道：“机械泵，最多只能将舱内压强降至零点几帕，必须使用分子泵才能将压强降低至十的负五次方帕这个数量级，从而达到蒸镀实验所需的最低真空度要求。
分子泵只能在低压强下使用。所以在压强大于20帕时，采用超真空挡板阀，阻隔分子泵和蒸镀舱连接；当压力低于20帕时将其关闭，再使分子泵和蒸镀舱连通。
分子泵启动后，还需要较长的时间，才能使蒸镀舱内压强达到1e-5级别。
这个时间在半小时至一个半小时之间。
如果一个半小时过后仍无法达到这个真空度，通常有两种情况。
一种是体系气密性不好，比如