一、 设备名称：高真空蒸发镀膜机

规格型号：QHV-136D

二、各项具体技术参数：

极限真空度：优于 6×10^-5 Pa(经过烘烤后)；

真空室抽速：40 分钟优于 7×10^-4Pa。系统停泵关机 12小时后，真空度≤10Pa。

基片：电动旋转，尺寸100×100 mm。样片与电子枪坩埚之间的间距为 330±20 mm。

电子枪：6 KW，电子束偏转角270°，四穴水冷无氧铜坩埚，坩埚可电动换位。

三、工作原理：

   

图1 电子束工作原理示意图

电子束蒸发工作原理：

1.首先，通过一个电子枪生成一个高能电子束。电子枪一般包括一个发射电子的热阴极（通常是加热的钨丝）和一个加速电子的阳极。电子枪的工作是通过电场和磁场将电子束引导并加速到目标材料。

2.电子束撞击目标材料，将其能量转化为热能，使目标材料加热到蒸发温度。

3.蒸发的材料原子或分子在真空中飞行到基板表面，并在那里冷凝，形成薄膜。因为这个过程在真空中进行，所以蒸发的原子或分子在飞行过程中基本不会与其他气体分子相互作用，这有助于形成高质量的薄膜。

图2 电子束蒸发腔室示意图

4.电子束的能量和焦点可以通过调整电子枪的电压和磁场来控制，从而允许对沉积过程进行精细的控制。例如，可以通过调整电子束的能量来控制蒸发的速度，通过调整电子束的焦点来控制蒸发区域的大小。

真空热蒸发镀膜原理：

            图3 蒸发镀膜示意图

原理如图3所示。它是将膜材置于真空镀膜室内，通过蒸发源使其加热蒸发。当蒸发分子的平均自由程大于蒸发源与基片间的线尺寸后，蒸发的粒子从蒸发源表面上逸出，在飞向基片表面过程中很少受到其他粒子（主要是残余气体分子）的碰撞阻碍，可直接到达基片表面上凝结而生成薄膜。

四、应用领域

1、材料科学与工程：

电子束蒸发（electron beam evaporation）和热蒸发（thermal evaporation）是常用的材料薄膜制备方法，在材料科学与工程领域有广泛的应用。它们被用于制备各种功能薄膜，包括金属薄膜、氧化物薄膜、硅薄膜等，以及用于光电子学、光学、电子器件、太阳能电池、显示技术和传感器等领域。

光学涂层：电子束蒸发和热蒸发可用于制备抗反射涂层、光学镀膜和光学滤光片等。这些涂层可以改善光学元件的透射、反射和吸收性能。

电子器件：电子束蒸发和热蒸发可用于制备金属电极、导体线路和电介质层等，用于制造集成电路、平面显示器、光电二极管和场发射器件等。

太阳能电池：电子束蒸发和热蒸发可用于制备太阳能电池的各个层次，包括透明导电氧化物层、光吸收层和电子传输层等。

传感器：电子束蒸发和热蒸发可用于制备气体传感器、湿度传感器和温度传感器等的敏感层。

硬质涂层：电子束蒸发和热蒸发可以制备用于表面硬化和耐磨涂层的材料，例如钛合金、氮化物和碳化物。

2、生物医学材料：

电子束蒸发和热蒸发可用于制备生物医学材料，例如人工关节、心脏支架和药物释放系统等。

3、光学和光电子学：

用于制备抗反射涂层、光学镀膜、光学滤光片等光学元件。在光电子学中，可用于制备光电二极管、激光器和光纤等器件。

五、可开展实验项目

1、磁控溅射法制备ITO薄膜及其性能表征实验

2、电子束和蒸镀制备过渡金属氧化物薄膜及其表征

3、透明导电薄膜的制备及性能测试

4、铜铟硫薄膜太阳能电池的制备及其性能测试

六、可培训技能

1、电子束蒸镀制备薄膜；

2、热蒸发制备太阳电池；

七、具体操作规程

电子束蒸镀设备操作流程：

1、开机前检查、准备工作

（1）认真做好实验记录，它是下一次仪器使用者检查设备状态、分析仪器故障的凭证之一，也可避免出错，所以实验记录要认真填写、认真阅读。

（2）开机前要检查各个电源的开关，旋钮是否在关闭的位置；循环水和气泵是否打开。

2、电子束蒸镀开机使用步骤

（1）开启总电源(气泵、水箱与其连接，故只需开启总电源开关)和高压箱总电源→（2）开启“放气阀”，使腔体压力与大气压平衡→（3）打开腔体，调节坩埚位置，将靶材放入对应坩埚中(记录坩埚材质、编号和对应物质)→(4)头闭腔体门→(5）开启流量显示仪开关→（6）开启真空测量控制仪电源→（7）点击“自动抽气”按钮→（8）待复合真空计电离单元的示数≤5×10^-4pa→(9)在“电源控制”菜单中点击“基广加热”按钮，设定基片温度(若不需要，无需开启) →（10）待基片温度达到设定值→（11）打开气瓶→（12）开启流量调节阀控档，调节气体流量→（13）点击“流量计1或2”→（14）点击“充气阀”→（15）调节样品升降至所需高度→（16）设置样品旋转速度，并开启样品转动→（17）开启电子抢灯丝→（18）调灯丝电流至0.6-0.7 A（预热2分钟，新灯丝预热5分钟）→（19）打开“电子抢高压”，依次点击“允许”“打开”按钮→（20）在“手操器”上的“蒸发调节”旋钮，调节电子枪束流；调节光斑大小和位置(X幅度»旋钮调光斑“x方向”的大小，“Y幅度”旋钮调光斑“Y 方向”的大小，使光斑大小占坩埚面积的1/2-2/3 之间，光斑位于坩埚正中；“x位移”和“Y 位移”分别调节光斑“x 方向”和Y方向”，的位置→（21）打开电子抢挡板→（22）开启石英晶体膜厚监测仪电源→（23）设定1号晶振为待蒸发物质，开启1号晶振→（24）打开1号探头挡板→（25）调节电子枪束流，待蒸镀速率达到预期值→（26）设置基片挡板计时时间，打开基片挡板→（27）清零晶振的检测厚度→（28）调节电子枪束流值，稳定蒸发速率，待蒸镀结束，关闭基片挡板→（29）根据关机步骤关闭仪器

3、电子束蒸镀“关机”操作步骤

（1）在“手操器”上调“蒸发调节” 旋钮使电子束流为“0”→（2）点击电子枪高压“关闭”按钮→（3）调节“灯丝预置”旋钮，使“灯丝电流”为“0”→（4）点击电子枪灯丝“关闭”按钮→（5）关闭“2号探头”挡板→（6）暂停“2号晶振”，清零晶振检测的膜厚示数→（7）关闭“电子枪挡板”→（8）关闭“充气阀1” →（9）关闭流量计1或2→（10）调节流量显示仪示数为“0”→（11）调节MFC至“关闭”档，关闭流量显示仪电源→（12）关闭气瓶→（13）停止样品转动→（14）关闭“真空测量控制仪”电源→（15）设定基片温度为“0”，冷却室温(若未给衬底加热，也需冷却15min），关闭基片加热电源 →（16）点击“自动停止”按钮→（17）点击取样位→（18）打开腔体，调节样品高度、取出样品→（19）关闭腔体→（20）开启“真空测量控制仪”电源→（22）点击“停止”按钮 →（23）点击“自动停止”按钮→（24）关闭真空测量控制仪，电源→（25）关闭“总电源”。

热蒸发设备操作流程：

热蒸发设备操作流程和电子束蒸发操作流程相似，具体可参照电子束蒸发设备操作流程。

八、安全注意事项

1.操作前注意事项

为了确保您的自身安全，以及保护您的产品与周边设备，在您安装、操作及维护机台、 电控柜之前必须详细阅读本手册。如在对本系统设备做任何的操作前没有预先阅读本操作手册及本机配套购进的电源和部件的说明书，而造成任何人员操作错误或伤亡时，本公司不负任何责任。本手册用于指导合格人员如何正确使用本系统，此处所谓合格人员是指对系统安全规范与操作有经验的人员。

2.冷却水进行定期更换（当颜色从透明变为近红棕色时更换)；

3.当然片能要加热时，当上次使用温度与此次相差＞150℃时需要做做“自整定”。

4.实验结束后，必须等至基片温度接近室温时，再取出样品;

5.实验中，光斑不能调太小，否则将坩埚损坏；

6.一定记住靶材所放的坩埚编号，切记混淆，否则当光斑打到空坩埚中，损坏坩埚;

7.使用“自劲抽气”操作时，必领先保证“真空测量控制仪，处于开启”状态。