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第二十一章 真空鍍膜(下)

  空氣泵發出一聲巨響,隨后傳來“咣咣咣”的聲響。

  許秋嚇的一激靈,朝后縮了一下身子。

  等了一會兒,他感覺沒什么危險,便上前檢查空氣泵。

  “看著沒有問題啊。”他向學姐道。

  “確實沒問題,這是正常情況。現在是發動機在通過曲軸,驅動活塞向儲氣筒內打氣,等到儲滿氣后,就會自動停下。”

  陳婉清試圖繃住臉上的笑容,但是沒有成功,還是笑了出來。

  “學姐你是故意的吧。”許秋做出一副憤慨的樣子。

  “怎么會呢,我是那樣的人嘛。”陳婉清笑道。

  許秋搖了搖頭,回到總控臺,繼續實驗。

  他打開總控開關,膜厚儀的數顯屏幕亮起。

  許秋先檢查膜厚儀的參數是否設置正確,包括靶材名稱、密度和Z因數等。

  膜厚儀的原理并不是直接測量膜厚,而是通過間接法計算得到。

  在蒸鍍過程中,靶材分子到達晶振片處,會產生電信號,經過擬合計算可將電信號轉化為蒸鍍速率,最后將速率與時間相乘得到膜厚。

  調好膜厚儀后,數顯屏幕上顯示:

  蒸鍍材料為鈣,速率為0.00埃每秒,膜厚為0.00埃。

  同時,許秋觀察到總控臺上面有兩個氣壓計,可以實時監測蒸鍍艙內的壓強。

  其中一個示數為一個大氣壓,即1.0E5帕,另外一個則處于未工作狀態。

  “為什么要安裝兩個氣壓計呢?”許秋疑惑道。

  “兩者的壓強測定范圍不同,前者約為0.1到10000帕,后者約為十的負六次方到1帕。”陳婉清道,隨后又補了一句:

  “準備工作都好了,開始抽真空吧。”

  許秋點點頭,按下機械泵的啟動鍵,同時打開超真空擋板閥,又是一陣轟鳴聲傳來。

  “蒸鍍操作的噪音有點大啊。”習慣了之前安靜實驗環境的許秋,忍不住吐槽道。

  “是啊,不過慢慢你就會適應的。”陳婉清道。

  機械泵啟動后,氣壓計的示數快速減小。

  從1.0E5,迅速變為3.2E4,然后是8.9E3,直至1E3帕左右,下降速度才開始變慢。

  過了兩分鐘左右,壓強終于降至20帕以下,許秋關閉超真空擋板閥,打開分子泵。

  分子泵的轉速要從0逐漸加速至27000r.p.m.后,它才可以正常工作,約需要耗時10分鐘。

  待分子泵運轉平穩后,許秋打開束源爐擋板,然后啟動束源爐的升溫控制裝置。

  裝置的屏幕上顯示有束源爐當前溫度和設定溫度,分別為27和30攝氏度。

  他打開設定界面。

  這塊屏幕采用的是計算器上那種“日”字型的顯示方法,主要用于數字顯示,所以顯示出來的字母都很抽象。

  還好都是常用的單詞,許秋花了點時間弄明白每個參數的意義后,手動設定升溫程序:

  SP1 30

  RATE 30

  TIME 60

  SP2 400

  RATE 30

  TIME 3

  SP3 520

  RATE 20

  TIME 100

  第一階段,以30攝氏度每分鐘的速率升至30攝氏度,等待60分鐘;

  第二階段,以30攝氏度每分鐘的速率升至400攝氏度,等待3分鐘;

  第三階段,以20攝氏度每分鐘的速率升至520攝氏度,等待100分鐘。

  確認無誤后,他長按啟動鍵,啟動程序。

  升溫程序需要跑一個多小時。

  在此期間,許秋向學姐請教了真空系統的工作原理。

  陳婉清講解道:“機械泵,最多只能將艙內壓強降至零點幾帕,必須使用分子泵才能將壓強降低至十的負五次方帕這個數量級,從而達到蒸鍍實驗所需的最低真空度要求。

  分子泵只能在低壓強下使用。所以在壓強大于20帕時,采用超真空擋板閥,阻隔分子泵和蒸鍍艙連接;當壓力低于20帕時將其關閉,再使分子泵和蒸鍍艙連通。

  分子泵啟動后,還需要較長的時間,才能使蒸鍍艙內壓強達到1E-5級別。

  這個時間在半小時至一個半小時之間。

  如果一個半小時過后仍無法達到這個真空度,通常有兩種情況。

  一種是體系氣密性不好,比如在關艙門時,門縫處夾了一個塑料袋;

  另一種情況是艙體內蒸鍍殘留物過多,需要清理。”

  雖然系統里也有影像資料供許秋學習,但他覺得還是聽學姐講解更好一些。

  主要是兩個人站一起,一直不互動也蠻尷尬的。

  一小時后。

  真空計示數達到5.2E-5帕,升溫程序也進入第二階段,一切正常。

  十二分鐘后。

  溫度示數達到400攝氏度,膜厚儀顯示的實時蒸鍍速率,在-0.01至0.01埃每秒之間波動,膜厚顯示仍為0.00埃。

  三分鐘后。

  溫度示數繼續增加,直至480攝氏度左右,蒸鍍速率開始在0.00至0.03埃每秒之間波動。

  當溫度達到520攝氏度后,蒸鍍速率維持在0.20至0.30埃每秒。

  許秋先開啟樣品臺旋轉,在等待了約十秒鐘后,同時打開樣品擋板并將膜厚儀的膜厚計數器歸零。

  鈣要蒸鍍10納米的厚度,也就是100埃。

  待膜厚儀示數達到100埃時,許秋迅速關閉樣品擋板。

  隨后,他將束源爐升溫數控裝置關閉,讓束源爐自然降溫。

  最后,將膜厚儀的參數改為鋁的參數。

  半小時后。

  束源爐的溫度降低至77攝氏度。

  許秋關閉鈣的束源爐擋板,打開電流加熱裝置。

  這個加熱裝置很簡單,就是把電源、鎢簍、電位器(類似于滑動變阻器)、保險絲、電流計連在一起,通過調節電位器,便可以改變電路中的電流大小。

  許秋緩慢扭動電位器的旋鈕,使電流計示數從0逐漸增加至18安培。

  當電流達到16安培時,膜厚儀上蒸鍍速率開始有了示數。

  電流達到18安培后,許秋等待了幾秒,然后同時打開樣品擋板并清零膜厚儀的膜厚計數器。

  蒸鍍速率則先是從0.2、0.3迅速提升至3.0,隨后迅速回落至1.8,之后緩緩下降至1.7,1.6埃每秒……

  電流計的示數也會隨著時間變化,忽上忽下。

  每當其相較于18的偏離值超過1時,許秋就將其調至18。

  鋁的厚度要求是100納米,也就是1000埃。

  待膜厚儀示數達到1000埃時,許秋迅速按下樣品擋板。

  然后緩緩扭動電位器,將電流歸零。

  接著關閉超真空擋板閥,停止分子泵。

  等待十分鐘后,分子泵轉速從27000r.p.m.降至0,關閉其開關。

  最后,關閉機械泵,關閉總控臺。

  …………

  “終于結束啦!”許秋長吁了一口氣,感慨道。

  “這么多操作,居然零失誤,厲害呀!”陳婉清贊嘆道。

  “這都是學姐教的好。”許秋道。

  “行啦,別謙虛了,你的科研天賦我心里有數。

  想想我當初學蒸鍍,可是沒少讓魏老師頭疼,不是忘記開空氣泵,就是忘開擋板,甚至還有一次忘記放基片了。”陳婉清道。

  聽到最后一句,許秋沒忍住笑了出來。

  看到學姐在瞪著他,他趕緊把笑容收斂住,面色嚴肅的向手套箱走去。

  進入手套箱,許秋旋開艙門上下的旋鈕,開始拉艙門。

  咦,艙門怎么拉不下來?

  琢磨了一會兒,許秋明白了,因為蒸鍍結束后,艙體內部還是真空狀態。

  于是他轉頭看學姐,可她似乎并沒有主動解答的意思。

  這么記仇啊。

  他只好問道:“學姐,這個怎么弄?”

  陳婉清指了指手套箱側面,說道:

  “那邊有一個接通氮氣瓶的閥門,可以往蒸鍍艙內充氮氣。”

  許秋走過去,輕輕旋開閥門,“嘶嘶”的氣流聲傳來。

  10秒后。

  20秒后。

  30秒后。

  沒什么動靜啊。

  “學姐,什么時候停下來呢?”許秋忍不住問道。

  “繼續放氣。”陳婉清面無表情道。

  “哦。”

  40秒后。

  50秒后。

  60秒后,正當許秋打算再次發問時。

  “砰!”

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