对于25°C的空气， l·P 0.667（cm·Pa），于是
P 0.667 l 0.667 /134.44 4.96103 Pa
若 P=6.710-3Pa,则：
l 0.667 P 0.667 / 0.0067 100cm
于是
f 1 ed l 1 e30/100 26%
蒸发分子和残余气体间的反应
化学液相沉积（CLD）：工艺简单，成本低，但膜层厚度不 能控制，膜层强度差，较难获得多层膜且存在水污染问题。
光学真空镀膜机的组成：真空系统、热蒸发系统和膜层厚 度控制系统。
什么是真空？ 压强低于一个大气压的任何气态空间。
真空度：表征真空的物理量。实际上是用气体压强来表示 的。压强越小，真空度越高。
一气体之间的碰撞为主，压力在103Pa左右气体开始出现导 电现象。 10－1 Pa是一般机械泵能达到的极限真空。 10－6 Pa为扩散泵能达到的极限真空。在10－1～ 10－6 Pa区真空特 性以气体分子与容器壁碰撞为主。在超高真空区，气体分 子在固体上以吸附停留为主，此时测量和获得的工具与高 真空区也不一样。
3.2 真空的获得与检测
真空泵主要性能参数
➢ 抽气速率（体积流率）：L/s, m3/s； ➢ 极限真空: 可以抽到的最低压强； ➢ 启动压强: 泵无损启动，并有抽气作用的压强； ➢ 前级压强: 排气口压强； ➢ 最大前级压强（反压强）：超过了就会使泵损坏或不能 正常工作的前级压强。
真空泵分类
1）气体传输泵：通过不断吸入和排出气体达到抽气的目的。 变容式泵腔容积周期性变化完成吸气和排气。如油封旋片
例题： 设蒸发源到基板的距离为30cm, 在25C时,如要求80%以 上的蒸汽分子在行进的过程中不碰撞, 则要求真空度至 少为多少? 若真空度为6.710-3Pa, 则碰撞的气体分子大 约占百分之几?
解：由 f 1 Nd N0 1 ed l 0.2 1 e30 l l 134.44 cm
教学内容
光学镀膜系统的组成及其作用； 真空的获得和检测方法； 用热蒸发方法制造光学薄膜； 用溅射方法制造光学薄膜； 离子镀原理和方法。
教学目的和要求
了解常用光学薄膜的基本设备、原理和方法。
3.1 常用光学真空镀膜系统
获得光学薄膜两种工艺：物理气相沉积和化学液相沉积 （CLD） ➢ 物理气相沉积（PVD）：在真空条件下，采用物理方法， 将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部 分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基 体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。 主要方法：真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子 镀膜及分子束外延等。 特点：须在真空下进行，成本高，但膜厚可以精确控制， 膜层强度好。
式机械泵、罗茨泵等。 能量传动式用高速旋转的叶片或高速射流把能量传递给气
体分子，使气体分子连续地从入口向出口运动。如分子泵、油 扩散泵等。 2）气体捕集泵：利用泵体、工作物质对气体分子的吸附和凝 结作用抽出容器内的气体。如吸附泵、吸气剂泵和低温泵等。
真空泵工作范围
机械泵: 1~105Pa；罗茨泵: 10~104Pa；油扩散泵: 1~10-6Pa； 窝轮分子泵: 1~10-8Pa；溅射离子泵: 1~10-8Pa；低温泵: 10-1~10-8Pa。
罗茨泵可辅助提高机械泵和油扩散泵串联机组的抽气速度，从 而压缩抽真空时间，提高工作效率。
热蒸发系统
一般光学真空镀膜机中有电阻热蒸发电极（用于蒸发低熔点材 料）两对，电子束蒸发源（用于蒸发高熔点材料）一至两个。
膜层厚度控制系统
精密的膜层厚度控制系统是光学镀膜系统的特点。按控制方法 可分两类： 1）石英晶体膜厚仪。它是基于石英振荡频率随膜厚的增加而 衰减的原理进行膜厚测量的，所测量的是几何膜厚。测量灵敏 度可达0.1nm。 2）光电膜厚仪。它以被镀光学零件的透过或反射信号随膜厚 的变化值作为测量膜厚的依据，所测的是膜层的光学厚度。测 量灵敏度较低。属于新技术，有望完善取代前者。
量度单位：帕斯卡（Pa） 1mmHg=133.3Pa; 1Torr(托)=133.3Pa; 1mbar(毫巴)＝0.75 Torr＝100 Pa
真空的划分 粗真空：＞103Pa；低真空：103～ 10－1 Pa； 高真空：10－1～ 10－6 Pa；超高真空：＜10－6Pa
真空划分的依据 大于103Pa以上的气体性质与常压差不多；其气流特性
l＝ kT , k、T、 和P为波耳茨曼常数、温度、分子直径 2 2P
和压强。
温度和气体种类一定时有：l·P=常数
对于25°C的空气， l·P0.667（cm·Pa）
被碰撞的百分比
f 1 Nd N0 1 ed l
d l, f 63%; d l 10, f 9%;
为提高平均自由程，需提高真空度。
真空系统:真空室、抽真空设备、真空检测设备
真空在薄膜制备中的作用： 1） 减少蒸发分子和残余气体的碰撞；
碰撞引起蒸发气体运动散乱。 2） 抑制它们之间的反应。
蒸发分子和残余气体间的反应影响光学膜的纯度。
蒸发分子和残余气体的碰撞
N0个蒸发分子行进距离d后未受残余气体分子碰撞的数目为
Nd N0ed l ,l为平均自由程(气体分子间相邻两次碰撞的距离)
光学真空镀膜机的真空系统： 1）小型机:高真空油扩散泵+低真空机械泵+低温冷阱； 2）大型机:高真空油扩散泵+低真空机械泵+罗茨泵+低温冷阱
或高真空低温冷凝泵（无油，近来）。
抽真空设备
高真空油扩散泵+低真空机械泵+低温冷凝泵
抽真空步骤： 1）用低真空机械泵先将真空室抽到低于5Pa的低真空状态，为 油扩散泵后续抽真空作准备； 2）由机械泵和油扩散泵串联机组将真空室抽到高真空状态 （10-3Pa）。此时机械泵的作用是帮助油扩散泵将气体排到大 气中。 低温冷凝泵的最大优点为无油，避免油污染，镀膜牢固性好。
需考虑残余气体分子到达基板的速率和蒸发分子到达基板的 速率。为保证膜层质量，被碰撞的几率f10％，则有
P 、厚度和膜层
材料的分子量，P为气压，t、R和T为蒸发时间、气体普适常数 和温度。
为保证膜层质量，f 需10％ 光学镀膜系统的真空度指标。