Лабораторная работа №6 Получение высокого вакуума и анализ состава остаточных газов

  Вопросы получения вакуума имеют большое значение в науке и технике.

    Многие   физические   измерения   проводятся   в   вакууме   и   качество   вакуума

(состав остаточных газов) может оказывать большое влияние на результаты

измерений. В микроэлектронике, например, при напылении тонких пленок в

вакууме, состав остаточных газов в рабочем объеме напылительной установки,

а   также   состав   и   количество   тех   газов,   которые   выделяются   в   процессе

разогрева,   испарения,   конденсации   и   последующей   термообработки

напыляемого   материала   может   оказать   решающее   влияние   на   качество

получаемых элементов. 

  Методы   масс-спектрометрического   анализа   являются   наиболее   часто

используемыми   методами     для   определения  состава   остаточных   газов  в

вакуумных  установках  ( например, контроля  чистоты  газообразных  веществ

используемых в полупроводниковой промышленности).

   Первая   из двух задач по данной тематике посвящена  получению вакуума и

исследованию состава остаточных газов масс спектрометром Extorr MX300M.

  Во   второй   задаче     исследуется   элементный   и   изотопный   состав

металлических образцов.    Студент допускается ко второй   работе лишь при

условии выполнения первой лабораторной работы. 

Цель работы:  Изучить методы и аппаратуру для получения и измерения

высокого вакуума в системе масс-спектрометра   EXTORR   XT300M. Изучить

методы оценки состава остаточных газов. 

1. Общие сведения о вакууме и вакуумных насосах

1.1. Вакуум

Вакуум (от лат. vacuum - пустота) - среда, содержащая газ при давлениях,

существенно   ниже   атмосферного.   Характеризуется   соотношением   между

средней длиной свободного пробега 

 молекул газа и размером d, характерным

для каждого конкретного процесса или прибора. Таким размером могут быть

расстояние   между   стенками   вакуумной   камеры,   диаметр   вакуумного

трубопровода,  расстояние  между электродами  электровакуумного  прибора и

т.п. Величина 

, равна отношению средней скорости молекулы  

ср

 к числу Z

2

также выразить через  диаметр  молекулы  d

m

  и числом молекул  п  в единице

объёма:

                                                           

(для электронов 

 в 5-6 раз больше).

      В зависимости от величины отношения 

  /d различают низкий ( d< 1),

средний ( 

 /d~ 1), высокий (  /d>1) вакуум. В низком вакууме преобладают

столкновения молекул друг с другом, в высоком преобладают столкновения

молекул со стенками камеры. В обычных вакуумных  установках   и   приборах

(d=10   см)   низкому   вакууму соответствуют давления р>10

2

 Ра (1 мм рт. ст.),

среднему - от 10

2

 до 10

-1

 Ра (1-10

-3

 мм рт. ст.), высокому - р<10

-1

 Ра (10

-3

 мм рт.

ст.) (См. табл. 1). В порах или каналах диаметром ~1 мкм высокому вакууму

соответствует давление начиная с десятков и сотен мм рт. ст., а в камерах для

имитации космического пространства (объёмом в десятки м

3

 ) граница между

средним и высоким вакуумом порядка 10

-5

 мм рт. ст.

жүктеу/скачать 2.28 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: