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张以忱 著

图书标签:

• 真空镀膜
• 薄膜技术
• 材料科学
• 表面工程
• 物理气相沉积
• PVD
• 镀膜设备
• 真空技术
• 光学薄膜
• 电子材料

出版社： 冶金工业出版社

ISBN：9787502450144

版次：1

商品编码：10089829

包装：平装

丛书名： 真空工程技术丛书

开本：大32开

出版时间：2009-08-01

用纸：胶版纸

页数：204

字数：212000

正文语种：中文

内容简介

　　《真空镀膜设备》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。
　　《真空镀膜设备》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。

内页插图

目录

1 真空镀膜设备设计概述
2 真空镀膜室结构设计计算
2.1 基本设计原则
2.1 2镀膜室的材料选择与焊接要求
2.2.1 材料选择
2.2.2 焊接要求
2.3 镀膜室壁厚的计算
2.3.1 镀膜室的计算壁厚
2.3.2 镀膜室的实际壁厚与壁厚附加量
2.3.3 镀膜室的最小壁厚
2.4 圆筒形镀膜室壳体的设计计算
2.4.1 圆筒形镀膜室基本设计参数
2.4.2 圆筒形镀膜室的强度(壁厚)计算
2.4.3 外压圆筒加强圈的设计
2.4.4 简体加工允许偏差
2.4.5 镀膜室封头的壁厚计算
2.5 圆锥形壳体的设计
2.6 盒形壳体设计
2.7 压力试验
2.8 真空镀膜室门设计
2.9 真空镀膜室的冷却

3 镀膜室升降机构的设计
3.1 立式镀膜机真空室的升降机构
3.1.1 机械升降机构
3.1.2 液压升降机构
3.1.3 气动液压相结合的升降机构
3.2 真空室的复位

4 镀膜室工件架的设计
4.1 常用工件架
4.1.1 球面行星传动工件架
4.1.2 摩擦传动工件架
4.1.3 齿轮传动工件架
4.1.4 拨杆传动工件架
4.2 工件架的转速

5 真空镀膜机的加热与测温装置
5.1 加热方式及其装置
5.2 测温方式与装置
5.3 真空室内引线设计

6 真空镀膜机的挡板机构
7 真空镀膜机的抽气系统设计
7.1 镀膜设备用真空系统
7.1.1 普通镀膜设备用典型高真空系统
7.1.2 超高真空系统
7.2 真空镀膜机抽气系统的设计
7.2.1 真空镀膜设备对抽气系统的要求
7.2.2 镀膜机抽气系统的放气量计算
7.2.3 真空泵的选择

8 真空室内电和运动的导人导出结构设计
8.1 电导人导出结构设计
8.1.1 电导入导出结构设计要求
8.1.2 电导入导出部件的结构形式
8.2 运动导入导出结构设计
8.2.1 常规转轴动密封导入导出结构
8.2.2 磁流体动密封运动导入导出结构
8.2.3 金属波纹管密封柔性运动导入导出结构
8.2.4 磁力驱动动密封运动导入导出结构

9 充布气系统设计
9.1 充布气系统设计原则
9.2 充布气系统结构设计
9.2.1 充布气系统类型及结构
9.2.2 布气管路结构形式
9.2.3 充布气管路分析计算
9.3 充气控制方式设计
9.3.1 封闭式气压稳定充气控制
9.3.2 质量流量控制器充气控制
9.4 真空室内充大气时间计算

10 电磁屏蔽结构设计
10.1 真空镀膜设备屏蔽概述
10.2 电磁辐射屏蔽设计

11 蒸发源的设计计算
11.1 电阻加热式蒸发源的热计算
11.2 e型枪蒸发源的设计计算
11.2.1 灯丝参数计算
11.2.2 磁偏转线圈及灯丝位置的确定
11.2.3 膜材蒸发时所需热量
11.2.4 e型枪蒸发源的水冷却
11.2.5 e型枪蒸发源的电源
11.2.6 多枪蒸发源的设计安装
11.3 感应加热式蒸发源的结构设计
11.3.1 坩埚设计
11.3.2 电源及其频率的选择
11.4 蒸发源的蒸发特性及膜厚分布
11.4.1 点蒸发源的膜厚分布
11.4.2 小平面蒸发源膜厚分布
11.4.3 环形蒸发源
11.4.4 矩形平面蒸发源
11.4.5 蒸发源与基片的相对位置

12 磁控溅射靶的设计
12.1 靶磁场的设计原则
12.1.1 磁场强度的选择
12.1.2 磁场均匀性：
12.1.3 矩形靶弯道磁场设计
12.1.4 磁场设计改进方法
12.2 磁控靶的磁场设计计算
12.2.1 三维直角坐标系中的靶磁场
12.2.2 矩形平面磁控溅射靶的磁场
12.2.3 圆形平面磁控溅射靶的磁场计算
12.2.4 同轴圆柱磁环溅射靶的磁场计算
12.2.5 同轴圆柱条形磁体溅射靶的磁场计算
12.2.6 S枪溅射靶的磁场计算
12.3 平面磁控靶结构改进
12.3.1 运动磁场的靶结构
12.3.2 双环组合磁极靶结构
12.3.3 组合磁场靶结构
12.3.4 磁场分流靶结构
12.3.5 其他磁体形式的靶结构
12.4 永磁体及导磁片设计
12.4.1 永磁体材料
12.4.2 导磁垫片
12.5 阳极与屏蔽罩的设计
12.5.1 阳极设计
12.5.2 屏蔽罩设计
12.6 溅射靶水冷系统的设计与计算
12.6.1 冷却水流速率的计算
12.6.2 冷却水管内径的计算
12.6.3 冷却水管长度
12.7 靶材的设计选择
12.7.1 靶材的种类
12.7.2 靶材的选用原则
12.7.3 对靶材的技术要求
12.7.4 靶材与阴极背板的连接
12.7.5 常用靶材
12.8 磁控溅射靶设计方法
12.8.1 靶设计分析方法
12.8.2 磁控靶设计程序
13 溅射镀膜的膜厚均匀性设计
13.1 溅射镀膜不均匀性的原因及影响因素
……

精彩书摘

　　随着我国国民经济的发展，真空镀膜设备在工业中的应用越来越广，各领域的不同需求对真空镀膜设备的设计提出了越来越严格的要求。虽然近年来我国真空镀膜设备的设计和制造水平有了长足的进步，但是总体来说，国内真空镀膜设备的整体设计能力和生产水平不高，在品种和质量上难以参与国际市场的竞争。因此，加强高性能真空镀膜设备的设计开发工作，已是势在必行。
　　在20世纪80年代以前，真空镀膜设备的设计以理论分析和模型实验为主要方法。研究者采用理论公式近似解决在真空镀膜设备设计中遇到的问题。例如磁场分析问题，由于边界结构复杂，难以用理论公式表述，只能把实际边界简化，用近似理论公式表述，得到的近似结果，提供设计参考。在此基础上，把永磁体制作成实物模型，经过实验检验后，才能用到磁控溅射镀膜机上，在此过程中不得不留有很大工程裕量，因此，从设计到生产，周期长、费用高、风险大。计算机技术的发展，使数值分析手段被引入到磁控溅射镀膜机及相关部件的设计中。利用计算机软件对磁控溅射阴极靶、离子源、真空室体、加热器等磁控溅射镀膜机的重要部件进行模拟仿真，不仅大大提高了磁控溅射镀膜机的设计和制造水平，而且也是真空镀膜设备设计方法的一次重要突破。在这个阶段，国外相关的真空镀膜设备研发机构和公司形成了用于真空镀膜设备及相关器件设计的若干成熟的计算机软件。从功能上讲，这些软件分为电磁场分析软件、磁控溅射与沉积行为分析软件、热场分析软件、机构动力学分析软件和荷电粒子动力学分析软件。这些软件用于电磁场、温度场、气体分布压力场、真空室体的设计分析，为真空镀膜设备及有关器件的设计和制造发挥了积极作用。

前言/序言

　　真空镀膜设备的设计内容涉及材料学、机械学、自动控制、物理学、化学、电子学等多个学科。在编写《真空镀膜设备》一书的过程中，作者总结了多年的科研生产实践成果和教学经验，参阅了大量的国内外相关文献及东北大学自用教材，综合参考并采用了国内外有关单位在镀膜设备设计方面的成熟经验。书中系统地阐述了真空镀膜设备各机构的设计计算及设计方法，其中还重点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。编写本书的目的在于全面系统地向读者介绍真空镀膜设备的设计方法及其最新进展。该书既注重真空镀膜设备设计的理论体系和具体的设计计算，又反映真空镀膜设备设计方法及其最新发展，可供真空镀膜行业中的设备设计、工艺研究、生产管理等方面人员阅读，同时也可供各高等院校相关专业的师生使用。
　　在编写过程中，宋青竹参与了相关资料的收集和整理工作，东北大学真空与流体工程研究所各位老师及有关单位和专家们给予了大力支持，在此深致谢意。
　　由于作者的水平所限，书中的欠妥之处，诚请读者批评指正。

《光影塑金：微纳制造的奥秘与应用》 书籍简介 在现代科技飞速发展的浪潮中，材料的表面处理与改性技术扮演着至关重要的角色。它们如同为物质披上一层“隐形战衣”，赋予材料全新的性能，从而解锁了无数前沿应用的可能。《光影塑金：微纳制造的奥秘与应用》并非一本关于特定制造设备的说明书，而是深入探索材料表面微细结构塑造的科学原理、多样化技术手段以及这些技术如何深刻地改变我们生活与工业的方方面面。本书旨在为读者揭示一个由光、粒子、等离子体与精密机械共同编织的微观世界，在那里，物质的表层被以纳米级的精度重塑，从而诞生出令人惊叹的功能。 本书的开篇，我们将从“何为微纳制造”这一基本问题切入。读者将了解到，与宏观制造不同，微纳制造的尺度聚焦于微米（百万分之一米）乃至纳米（十亿分之一米）级别。在这个尺度下，材料的宏观性质可能发生显著变化，例如量子效应的出现，使得对材料表层结构的精确控制变得尤为重要。我们将深入浅出地解释尺寸效应、表面张力、范德华力等在微纳尺度下主导作用的物理原理，为后续技术的理解打下坚实基础。 随后，本书将宏观地介绍多种用于改变材料表面特性的核心技术。虽然本书不聚焦于具体设备，但会详尽阐述这些技术所依赖的科学原理。例如，我们将会探讨“薄膜沉积”的普遍概念，这是一种通过在基底表面形成一层或多层极薄材料来改变其光学、电学、力学或化学性质的方法。但不同于简化的设备说明，本书将侧重于解析其背后多样化的形成机制，例如物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两大类基本原理。 在PVD方面，我们将详细介绍其子类技术。例如，蒸发镀膜，它利用加热源将固体材料汽化，然后这些气态物质在较低温的基底表面凝结形成薄膜。本书将深入探讨不同蒸发方式（如电阻加热蒸发、电子束蒸发）的特点、优劣以及它们如何影响薄膜的均匀性、密度和附着力。我们会解释真空环境在此过程中的关键作用——为何需要高真空来防止蒸发物质与空气分子碰撞，从而保证薄膜的纯度和质量。 接着，我们将重点阐述溅射镀膜。这是一种利用高能离子轰击靶材（待沉积的材料），使其原子或分子脱离靶材并沉积到基底上的技术。本书将细致讲解离子源的工作原理，如射频（RF）溅射、直流（DC）溅射、磁控溅射等不同模式的差异，以及它们如何影响溅射速率、薄膜成分和膜层结构。我们会深入分析溅射过程中等离子体的行为，以及如何通过调整气体种类、压力、功率等参数来优化薄膜的沉积过程和最终性能。 在CVD方面，本书也将进行详尽的讲解。CVD是通过在一定温度和压力下，使气相前驱体物质在基底表面发生化学反应，生成固体薄膜的过程。我们将区分不同的CVD类型，例如常压CVD（APCVD）、低压CVD（LPCVD）和等离子体增强CVD（PECVD）。对于PECVD，我们将特别强调等离子体在降低反应温度、提高反应速率和控制薄膜形貌方面所起的独特作用。书中会讨论不同前驱体化学的特性，它们如何影响薄膜的化学成分、晶体结构和物理性质，例如常见的氧化物、氮化物、硅化物等薄膜的制备机理。 除了PVD和CVD这两大主流技术，本书还将触及其他重要的表面改性方法。例如，原子层沉积（ALD），这是一种能够实现原子级精度控制的薄膜沉积技术，通过一系列精确控制的化学反应，逐层沉积薄膜。我们将详细解析ALD的自限性反应机理，以及它在实现超薄、高致密、三维结构覆盖均匀的薄膜方面的优势，这对于制造微电子器件、催化剂和传感器等至关重要。 本书的另一重要组成部分是刻蚀技术。如果说沉积是“加法”，那么刻蚀就是“减法”，它通过选择性地去除材料，在基底上形成预设的图案。我们将区分湿法刻蚀（利用化学溶液去除材料）和干法刻蚀。在干法刻蚀部分，我们将重点介绍等离子体刻蚀，包括反应离子刻蚀（RIE）和深硅刻蚀（DRIE）等先进技术。我们将深入探讨等离子体在干法刻蚀中的双重作用：既提供活性刻蚀粒子，又提供离子轰击以实现各向异性刻蚀，从而在微电子制造中实现高深宽比结构的精确图形化。 本书并非孤立地讲解技术，而是将它们置于广阔的应用场景中进行阐述。读者将了解到，这些微纳制造技术如何渗透到各个高科技领域。例如，在微电子学中，薄膜沉积和刻蚀是制造集成电路、半导体器件、存储器和显示器等电子产品不可或缺的工艺。本书会讨论不同类型的半导体材料（如硅、氮化镓）的表面处理，以及如何通过精密控制薄膜的电学和光学性质来提升器件的性能和集成度。 在光学领域，本书将展示这些技术如何创造出具有特殊光学功能的表面。例如，如何通过多层介质薄膜的精确沉积来实现高效的增透膜（减少光线反射）、高反膜（增强光线反射）和滤光膜（选择性地通过或反射特定波长的光）。读者将了解到，这些光学涂层在眼镜、相机镜头、望远镜、激光器以及显示屏等产品中发挥着至关重要的作用，它们直接影响着成像质量和光能利用效率。 在材料科学领域，薄膜技术被广泛应用于提升材料的耐磨损性、耐腐蚀性、硬度、导电性、导热性以及生物相容性。本书将以具体实例说明，例如在刀具、模具、轴承等部件上涂覆硬质合金薄膜以提高其使用寿命；在医疗植入物表面涂覆生物惰性或抗菌薄膜以提高其生物相容性和安全性；在节能玻璃表面涂覆低辐射（Low-E）薄膜以提高其隔热性能。 此外，本书还将探索这些技术在能源（如太阳能电池、燃料电池）、环境（如催化剂、传感器）、生物技术（如微流控芯片、生物传感器）以及航空航天等前沿领域的创新应用。我们将通过案例分析，生动地展示微纳制造如何为解决全球性的能源、环境和健康挑战提供关键技术支撑。 在技术介绍的过程中，本书将始终强调“工艺优化与表征”的重要性。任何一项微纳制造技术的成功应用，都离不开对工艺参数的精确控制和对成膜质量的严谨评估。因此，本书也将简要介绍常用的薄膜表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）、椭圆偏振仪等，以及它们如何帮助科学家和工程师理解薄膜的微观结构、形貌、成分和物理性能，从而指导工艺的改进和优化。 本书的宗旨在于，通过系统而深入的讲解，让读者对微纳制造的整个生态系统有一个全面而深刻的认识。它不是一本枯燥的技术手册，而是引导读者进入一个充满创造力的微观世界，理解“光影塑金”这一过程背后蕴含的科学智慧与工程实践。读者将了解到，正是这些在微观尺度上精密的操控，才得以不断突破材料性能的界限，驱动着科技的进步，并最终重塑我们所熟悉的世界。 《光影塑金：微纳制造的奥秘与应用》是一本适合工程师、科研人员、材料科学爱好者以及任何对现代科技发展背后原理感到好奇的读者的书籍。它旨在激发读者对微观世界的探索欲望，并为其提供坚实的理论基础和广阔的应用视野。

评分☆☆☆☆☆

这本《真空镀膜设备》简直是一部技术百科全书！我一直对微观世界的奥秘充满好奇，尤其是在材料科学和制造工艺方面。这本书的出现，无疑满足了我一直以来对真空镀膜技术的好奇心。它详细介绍了各种真空镀膜设备的原理、结构、操作流程以及维护保养的注意事项。我特别着迷于书中对不同类型镀膜设备，例如物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）的深入剖析。从靶材的选择，到真空系统的构建，再到等离子体的产生和控制，每一个环节都被讲解得淋漓尽致。作者的语言虽然严谨，但又不失通俗易懂，即使我不是专业人士，也能从中领略到这项技术的精妙之处。书中丰富的图表和示意图，更是将复杂的理论知识形象化，让学习过程变得轻松愉快。我最喜欢的部分是关于设备性能参数的解读，比如真空度、镀膜速率、均匀性等等，这些指标直接关系到镀膜的质量，理解它们对我来说意义重大。这本书让我对现代高科技产业背后的技术支撑有了更深刻的认识，也激发了我进一步探索相关领域的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

最近我拿到一本名为《真空镀膜设备》的书，这本书可以说是彻底颠覆了我对“技术书籍”的刻板印象。我原本以为会是一本枯燥乏味的专业论述，没想到它竟然如此引人入胜！从一开始，我就被书中对不同镀膜方法的分类和比较所吸引。作者并没有简单地罗列设备，而是深入浅出地分析了每种方法的技术优势和适用范围，例如，它详细阐述了磁控溅射、蒸发镀膜、离子镀等技术是如何实现材料在基底上的沉积的。我尤其对书中关于光学镀膜和半导体镀膜的章节印象深刻。这些应用领域听起来很高大上，但通过这本书的讲解，我才了解到其背后的精细工艺和设备要求。书中对工艺参数的控制，如温度、压力、气体流量等，进行了详细的说明，这让我明白，微观世界的精确控制是多么重要。而且，作者还分享了一些实际应用案例，让我看到了真空镀膜技术在各个行业中的广泛应用，从手机屏幕到太阳能电池，再到医疗器械，无处不在。这本书不仅增长了我的知识，也开阔了我的视野。

评分☆☆☆☆☆

《真空镀膜设备》这本书，与其说是一本技术手册，不如说是一部关于“微观创造”的史诗。从我翻开第一页开始，就被其严谨的逻辑和详实的细节所吸引。书中对各种镀膜技术，比如PVD的溅射、蒸发，CVD的分解、反应，都进行了细致入微的讲解，并且配以大量的示意图和流程图，让复杂的概念变得一目了然。我尤其对书中关于“薄膜应力”、“表面粗糙度”等概念的解读印象深刻，这些看似细微的指标，却直接影响着产品的最终性能。作者还分享了一些在实际生产中遇到的挑战和解决方案，例如如何避免交叉污染、如何实现大面积均匀镀膜等，这让我觉得，这本书不仅仅是理论知识的堆砌，更是作者多年经验的总结和升华。它让我看到了真空镀膜技术在精密制造领域的核心地位，也让我对那些隐藏在科技进步背后的“幕后英雄”们充满了敬意。

评分☆☆☆☆☆

读完《真空镀膜设备》，我才真正明白，原来我们身边那些闪耀、耐磨、或者具有特殊功能的表面，背后都隐藏着如此复杂而精密的工艺。这本书让我对“真空”这一概念有了全新的认识，不再仅仅是物理学上的一个抽象名词，而是实现无数高科技产品不可或缺的“空间”。书中对不同真空泵的原理、选型以及如何维持高真空度的阐述，让我对设备的“心脏”有了直观的了解。我特别感兴趣的是关于“等离子体”的部分，它是如何被激活，又是如何携带物质原子进行沉积的，这些过程的描述生动而形象。作者还强调了过程控制的重要性，比如精确的温度控制、气体流量的调节，以及如何监测和评估镀膜质量。这本书让我觉得，每一个微小的进步，都离不开这些默默工作的“精密仪器”和背后精湛的技术。它让我对工业制造的严谨性有了更深刻的体会，也对材料科学的发展有了更深的敬意。

评分☆☆☆☆☆

《真空镀膜设备》这本书，用一种近乎艺术的视角，展现了工业制造的精巧与严谨。我向来对那些能够“化腐朽为神奇”的工艺感到好奇，而真空镀膜技术无疑是其中的佼佼者。这本书详细描绘了这一过程的每一步，从最基础的真空环境的建立，到精密的物质沉积，再到最后形成具有特定性能的薄膜。作者在描述设备时，不仅仅是冷冰冰的参数堆砌，而是将其放置在整个工艺流程中进行讲解，使得读者能够理解设备的“作用”和“意义”。我尤其欣赏书中对各种“疑难杂症”的分析，比如如何解决镀膜不均匀、附着力差等问题，以及相应的调试和优化方法。这让我觉得，这本书不仅适合初学者入门，也对有一定经验的工程师提供了宝贵的参考。书中对于材料选择、基底处理以及后处理工艺的探讨，也让我认识到，一项成功的镀膜并非仅仅依赖于一台先进的设备，而是多方面因素共同作用的结果。

评分☆☆☆☆☆

2.2.1 材料选择

评分☆☆☆☆☆

9.2 充布气系统结构设计

评分☆☆☆☆☆

书很实用，对本专业很有帮助，值得买

评分☆☆☆☆☆

印刷和纸张也相当的低端。

评分☆☆☆☆☆

4.1.3 齿轮传动工件架

评分☆☆☆☆☆

2.9 真空镀膜室的冷却

评分☆☆☆☆☆

2.4.2 圆筒形镀膜室的强度(壁厚)计算

评分☆☆☆☆☆

很有用的书

评分☆☆☆☆☆

11.4.3 环形蒸发源