真空镀膜设备 9787502450144 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张以忱著 著

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出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502450144

商品编码：29634905945

包装：平装

出版时间：2009-08-01

图书基本信息
图书名称	真空镀膜设备	作者	张以忱著
定价	26.00元	出版社	冶金工业出版社
ISBN	9787502450144	出版日期	2009-08-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装
开本	大32开	商品重量	0.222Kg

内容简介

本书详细介绍了真空镀膜设备的设计方法与镀膜设备各机构元件的设计计算、设计参数的选择，其中重点、系统地介绍了磁控溅射靶的设计计算和溅射镀膜的膜厚均匀性设计。全书共分13章，主要讲解真空镀膜室结构、镀膜室工件架、真空镀膜机的加热与测温装置、真空镀膜机的抽气系统、真空室电和运动的导入结构、溅射镀膜设备的充布气系统、蒸发源、磁控溅射靶、溅射镀膜的膜厚均匀性等方面的设计与计算。 　　本书有很强的实用性，适合真空镀膜设备的设计制造、真空镀膜设备的应用等与真空镀膜技术有关的行业从事设计、设备操作与维护的技术人员使用，还可用作高等院校相关专业师生的教材及参考书。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

《真空镀膜技术与应用》 内容简介： 本书深入探讨了真空镀膜这一现代工业核心技术。从基础的真空理论、真空系统的构建与维护，到各种主流真空镀膜方法的原理、工艺流程、设备选型及其优缺点，再到镀膜材料的选择、预处理、后处理等关键环节，都进行了详尽的阐述。本书旨在为从事真空镀膜相关的科研人员、工程师、技术人员以及相关专业学生提供一本全面、实用、具有指导意义的技术参考书。 第一章：真空基础理论与技术 1.1 真空度的概念与度量： 本章首先从宏观层面引入真空度的概念，阐述了不同真空等级（粗真空、高真空、超高真空）的定义及其在实际应用中的意义。详细介绍了真空度的测量方法，包括但不限于： 压强计类： 机械压力计（如U型管压力计、波登管压力计）、热阴极规（如皮拉尼规、规）、冷阴极规（如宾宁规、磁控规）、离子化真空计（如电离规）、质谱仪等。每种压强计的工作原理、适用范围、优缺点以及校准方法都将进行深入剖析，帮助读者理解不同测量仪器的选择依据。 真空度单位： 介绍了Torr、Pa、mbar等常用真空度单位的换算关系，并强调在不同国家和行业中的习惯用法。 真空系统中的气体： 讨论了真空腔体中可能存在的各种气体成分（如空气、水蒸气、有机物等）及其对真空性能的影响。 1.2 真空系统基本组成与工作原理： 本节将详细解析一个典型的真空镀膜设备所包含的各个子系统，并深入阐述其工作原理： 真空腔体： 介绍不同形状、尺寸和材料（如不锈钢、铝合金等）的真空腔体设计要点，以及密封结构（如O型圈、金属密封等）的选择与重要性。 真空泵系统： 这是真空系统的核心。我们将详细介绍各类真空泵的工作原理、性能参数、适用范围和维护要点： 前级泵（粗真空泵）： 如旋片泵、隔膜泵、罗茨泵等，用于将真空腔体抽至粗真空或过渡真空。 高真空泵： 如涡轮分子泵、扩散泵、低温泵、吸附泵等，用于实现高真空或超高真空。每种泵的抽速曲线、极限真空度、对气体种类的敏感性以及工作环境要求都将进行详细说明。 真空测量与控制系统： 强调了真空测量在镀膜过程中的关键作用，以及如何通过真空计信号反馈实现对真空泵和工艺参数的自动控制。 辅助系统： 如气体输运与控制系统（质量流量控制器MFC）、加热与冷却系统、水冷系统等，这些系统虽然不是直接产生真空，但对维持真空度和稳定工艺至关重要。 1.3 真空技术在镀膜设备中的应用： 本节将连接真空技术与具体的真空镀膜设备，说明为何真空是镀膜过程中必不可少的条件： 减少气体分子碰撞： 在真空环境下，气体分子密度低，可以显著减少镀膜粒子在传输过程中的碰撞，保证粒子以直线方向沉积到基底上，提高膜层的致密性和均匀性。 避免氧化与污染： 真空环境可以有效防止被镀材料和沉积在基底上的膜层与空气中的氧气、水分等发生化学反应，保证膜层的纯净度和性能。 控制蒸发与溅射： 许多镀膜方法（如蒸发镀膜）依赖于材料在真空中的受控蒸发，真空度直接影响蒸发速率和效率。 实现特定工艺： 例如，某些离子辅助镀膜、等离子体增强镀膜等都需要在特定真空度下进行。 第二章：真空镀膜方法与设备 本章将系统介绍当前主流的真空镀膜技术，包括其基本原理、设备构成、工艺流程以及代表性的应用领域。 2.1 热蒸发镀膜 (Thermal Evaporation)： 原理： 利用电阻加热、电子束加热或激光加热等方式，使镀膜材料在真空中加热至蒸发，蒸发出的原子或分子在基底上凝结形成薄膜。 设备组成： 真空腔体、真空泵系统、热源（电阻丝、电子枪、激光器）、基底加热/旋转系统、膜厚监测系统等。 工艺流程： 基底准备、装载、抽真空、升温、蒸发、镀膜、冷却、卸载。 优缺点与应用： 适用于低熔点、易蒸发的材料，设备结构相对简单，成本较低。广泛应用于光学元件、装饰性涂层、反射膜等领域。 2.2 溅射镀膜 (Sputtering)： 原理： 在真空或低压气体环境中，利用离子轰击靶材，使靶材原子被溅射出来，然后在基底上沉积形成薄膜。 溅射类型： 直流（DC）溅射： 适用于导电靶材，简单易行。 射频（RF）溅射： 适用于非导电靶材，可获得高品质薄膜。 磁控溅射： 在靶材附近设置磁场，提高离子密度和溅射效率，是目前最常用的溅射方法。 反应溅射： 在气体中加入活性气体（如氧气、氮气），靶材原子与活性气体发生反应，形成化合物薄膜。 设备组成： 真空腔体、真空泵系统、溅射源（阴极靶材、阳极）、射频/直流电源、气体控制系统、基底加热/旋转系统、膜厚监测系统等。 工艺流程： 基底准备、装载、抽真空、充入工艺气体、施加电压/射频功率、溅射、镀膜、冷却、卸载。 优缺点与应用： 适用于多种材料，包括金属、合金、氧化物、氮化物等，膜层致密性好，附着力强。广泛应用于半导体、显示器、硬质涂层、装饰涂层、光学薄膜等领域。 2.3 离子镀膜 (Ion Plating)： 原理： 结合了蒸发和离子化的过程。镀膜材料蒸发后，其蒸气在低压气体中被电离形成离子，这些离子在电场作用下被加速轰击基底，同时基底也可被适当偏压，以提高膜层的致密性、附着力和溅射刻蚀作用。 设备组成： 类似于蒸发镀膜，但增加了离子源、偏压电源等。 工艺流程： 与蒸发镀膜类似，但增加了离子轰击基底的环节。 优缺点与应用： 能够获得高附着力、高硬度、高致密性的薄膜，尤其适合镀制难熔金属和合金。广泛应用于切削工具、模具、光学器件、生物医学材料等。 2.4 化学气相沉积 (Chemical Vapor Deposition, CVD)： 原理： 将含有构成薄膜元素的挥发性化合物气体引入真空或低压反应室，在加热的基底表面发生化学反应，分解或聚合，形成固体薄膜。 CVD类型： 常压CVD (APCVD)： 反应在常压下进行，设备简单，但易产生颗粒污染。 低压CVD (LPCVD)： 在较低压力下进行，可获得均匀性更好的薄膜。 等离子体增强CVD (PECVD)： 利用等离子体分解前驱体气体，可以在较低温度下进行，适合对温度敏感的基底。 金属有机CVD (MOCVD)： 使用金属有机化合物作为前驱体，是制备高质量半导体薄膜和光电器件的关键技术。 设备组成： 反应腔体、气体输运与控制系统（MFC）、加热系统、真空系统（用于LPCVD、PECVD、MOCVD）、排气系统等。 工艺流程： 基底准备、装载、抽真空（如需）、通入反应气体、加热基底、化学反应沉积、冷却、卸载。 优缺点与应用： 适用于制备多种化合物薄膜，如氧化物、氮化物、碳化物、半导体材料等，薄膜成分可控性强。广泛应用于半导体工业（如SiO2、SiNx、多晶硅沉积）、光纤、太阳能电池、耐磨涂层等。 2.5 物理气相沉积 (Physical Vapor Deposition, PVD) 的其他方法： 脉冲激光沉积 (Pulsed Laser Deposition, PLD)： 利用高能脉冲激光束轰击固体靶材，使其汽化并沉积到基底上。特别适合制备复杂成分的氧化物薄膜，如高温超导体。 分子束外延 (Molecular Beam Epitaxy, MBE)： 在超高真空下，利用精确控制的分子束在晶体基底上进行逐原子层的外延生长。是制备超薄、高质量单晶薄膜的终极技术，广泛用于高性能半导体器件。 第三章：真空镀膜工艺关键技术 3.1 基底准备与表面处理： 清洗： 介绍化学清洗（有机溶剂、酸碱溶液）、超声波清洗、等离子体清洗等方法，旨在去除基底表面的油污、灰尘、氧化物等杂质，提高膜层附着力。 表面改性： 如电晕处理、等离子体活化等，改变基底表面能，增强其与镀膜材料的结合。 底涂层： 在某些情况下，为改善膜层性能，需要在基底上预先沉积一层底涂层，如氮化钛（TiN）提高硬度，铬（Cr）增强附着力等。 3.2 镀膜材料的选择与预处理： 材料纯度： 强调高纯度原材料是获得高性能薄膜的基础。 材料形态： 粉末、颗粒、块状、丝材等，不同形态的材料对蒸发或溅射效率有影响。 预处理： 如脱气、烘烤等，去除材料中的吸附气体，避免影响真空环境和膜层质量。 3.3 镀膜过程中的工艺参数控制： 真空度： 如前所述，不同镀膜方法对真空度有不同要求，需要精确控制。 温度： 基底温度、腔体温度、蒸发源温度等，影响膜层生长模式、晶体结构和物性。 气体压力与流量： 特别是对于溅射和CVD，工艺气体的种类、压力和流量直接决定了反应气氛和薄膜成分。 功率/能量： 蒸发源功率、溅射源功率、激光能量等，控制了粒子源的输出强度。 镀膜速率： 影响膜层厚度和生长动力学。 基底偏压： 在离子镀膜或溅射中，基底偏压可以影响离子的能量和轰击效果，从而改善膜层性能。 基底旋转与倾斜： 保证膜层的均匀性。 3.4 膜厚与形貌控制： 膜厚监测： 使用石英晶体微天平（QCM）、光学膜厚计等在线或离线监测膜厚。 形貌分析： 通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等手段分析膜层微观形貌，指导工艺优化。 3.5 膜层性能测试与表征： 光学性能： 紫外-可见分光光度计、椭偏仪等，用于测量透射率、反射率、折射率、消光系数等。 力学性能： 硬度计（如显微硬度计）、划痕试验仪、附着力测试仪等。 电学性能： 四探针法、霍尔效应测试仪等。 化学成分与结构： X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、能谱仪（EDS）等，用于分析膜层晶体结构、化学键合状态和元素组成。 第四章：真空镀膜设备的维护与安全 4.1 设备日常维护： 真空系统维护： 真空泵的油品更换、密封件检查与更换、阀门操作等。 清洁与保养： 腔体内部清洁、视窗清洁、机械部件润滑等。 易损件更换： 蒸发舟、坩埚、灯丝、靶材等。 4.2 故障排除： 真空系统故障： 漏气检测与定位、抽速下降原因分析、异常噪音处理等。 工艺系统故障： 气体泄漏、电源不稳定、加热不均等。 操作规程与注意事项： 强调操作过程中的规范性，避免因误操作导致设备损坏。 4.3 安全事项： 高真空安全： 避免带水或油的物品进入高真空腔体，防止爆炸。 电源安全： 高压电源操作注意事项，防触电。 化学品安全： 涉及到的清洗剂、工艺气体等的安全使用与储存。 高温与低温安全： 避免烫伤或冻伤。 辐射安全： 如激光镀膜的激光安全防护。 个人防护装备（PPE）： 手套、眼镜、防护服等的正确使用。 第五章：真空镀膜技术的未来发展趋势 智能化与自动化： 引入AI、机器学习等技术，实现镀膜过程的智能优化与全自动控制。 微纳制造： 发展更高精度、更精细的纳米级薄膜制备技术。 绿色环保技术： 研发更环保的镀膜工艺，减少有害物质排放。 新材料与新应用： 探索新型功能薄膜材料的制备，拓展其在新能源、生物医药、航空航天等领域的应用。 在线监测与反馈控制： 发展更先进的在线监测技术，实现实时反馈和精确调控，提高产品良率。 本书内容涵盖了真空镀膜技术从理论到实践的方方面面，力求为读者提供一个清晰、系统、深入的学习和参考框架。通过对本书的学习，读者应能掌握真空镀膜设备的基本原理、操作方法、工艺优化技巧以及安全规范，从而在实际工作中有效运用真空镀膜技术，解决生产和研发中遇到的问题，并推动该领域的创新与发展。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了深邃的蓝色调，搭配着极具现代感的银色字体，拿在手里沉甸甸的，很有质感。我尤其喜欢封面上那抽象的光影线条，仿佛真的能感受到某种高精尖技术的流动感。拿到书的那一刻，我就迫不及待地翻开了内页。纸张的选用很考究，不是那种廉价的、容易反光的纸张，而是偏向哑光的米白色，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。排版上，字体大小适中，行距处理得当，使得原本可能有些枯燥的技术内容在视觉上变得友好起来。侧边留白不多不少，方便读者在阅读过程中做笔记和标记重点。整体来看，这本实体书的制作水平完全配得上它所承载的专业内容，看得出出版社在细节上是下足了功夫的，这对于专业技术书籍来说太重要了，毕竟我们希望它能成为案头常备的工具书，而不是随便翻阅几页就束之高阁的摆设品。光是这份用心，就让人对后续内容的期待值大大提高。

评分☆☆☆☆☆

初读这本关于先进制造工艺的书籍，我最大的感受是作者在理论深度和实际应用之间的平衡把握得相当精妙。它并没有陷入纯粹的数学推导和物理公式的泥潭，让人望而却步；相反，它总能在关键的技术节点上，插入详实的工程案例和实际操作中的注意事项。比如，书中对某个关键参数波动对最终产品形貌影响的分析，不仅给出了理论模型，还配上了大量的对比图表，这些图表的数据来源似乎都是经过了严谨的实验验证的。我个人对其中关于薄膜均匀性控制那一章节印象深刻，作者详尽阐述了腔室清洁度、靶材老化速度与沉积速率之间的非线性关系，这对于我们车间一线技术人员来说，简直就是宝典。它不是那种空泛地介绍“应该怎么做”的书，而是深入剖析了“为什么会这样”以及“在出现问题时该如何系统性地排查和解决”，这种由表及里、由虚到实的叙述逻辑，极大地提升了学习的效率和理解的深度。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一开始有点担心这类技术专著的语言风格会过于晦涩古板，但这本书的行文方式却出乎我的意料。作者的文字功底很扎实，虽然内容专业性极强，但行文流畅，逻辑清晰，甚至在一些需要解释复杂概念的地方，还能巧妙地运用类比和生活化的语言来辅助理解。我特别欣赏作者在引入新技术概念时所采用的“历史回顾”的写作手法，通过追溯某项技术的萌芽、发展和成熟的脉络，让读者能够更自然地接纳和消化新的知识点，而不是突兀地接受一个已经“完成态”的技术方案。这种叙事策略，使得阅读过程更像是一场知识的探索之旅，而不是被动地接收灌输。这种人文关怀与硬核技术的完美结合，使得这本书即便在非工作时间阅读，也不会感到有太大的精神负担。

评分☆☆☆☆☆

我对比了好几本市面上同类主题的书籍，发现这本书在“前沿展望”和“未来趋势”这部分的着墨非常到位，看得出来作者团队紧跟学术界和工业界的最新动态。它不仅扎实地介绍了当前主流的技术路线，更重要的是，它大胆地指出了现有技术的瓶颈和未来可能的研究方向，甚至还预设了几种颠覆性的替代方案。比如，书中对下一代高通量、低成本薄膜制备方法的讨论，虽然目前还处于理论探索阶段，但作者提供的分析框架极具启发性。这使得这本书的价值不仅仅停留在解决当前工作中的问题，更能引领我思考未来五年乃至十年行业技术可能发生的变化，为制定长远的技术储备和研发计划提供了重要的参考坐标。对于我们这些需要保持技术前瞻性的研发人员来说，这种“面向未来”的视角是极其宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

在实用工具性方面，这本书的附录部分简直是惊喜连连。我通常认为专业书的附录只是例行公事地罗列一些标准件或者常用公式，但这本书的附录模块化做得非常出色。它收录了多个经典工艺流程的标准SOP（标准操作程序）模板，这些模板可以直接提取出来，稍加修改就能套用到我们自己的生产线上，极大地缩短了文档准备的时间。更赞的是，它还提供了一个详细的故障代码速查表和对应的初步诊断建议，这对于夜班值守或者紧急停机处理时，简直就是救命稻草。这些实实在在的、可以直接转化为生产力的内容，体现了作者强烈的工程实践导向，让这本书从一本“理论参考书”瞬间升级为一本“操作手册+战略规划书”的复合体，其在工作场景中的即时价值得到了几何级的提升。