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離子濺射儀的工作原理及操作步驟解析

閱讀:5193        發(fā)布時間:2022-3-14
   離子濺射儀為一種有著緊湊結構的桌上型鍍膜系統(tǒng),對于掃描電鏡成像中非導電樣品高質量鍍膜尤為適用。試樣干燥清潔為離子濺射鍍膜的基本要求。在必要時,交換試樣與陰極的位置利用火花放電從而對試樣表面進行清潔,之后試樣復原,再進行濺射鍍膜。鐵、鎳、銅鉛等為該儀器常用的陰極材料,有時電剛金、鉑、鈀、銦和其他金屬也能夠作為陰極材料。
  
  工作原理:
  直流冷陰極二極管式,靶材處于常溫,加負高壓1-3kv,陽極接地。當接通高壓,陰極發(fā)射電子,電子能量增加到1-3kev,轟擊低真空中(3-10pA)的氣體,使其電離,激發(fā)出的電子在電場中被加速,繼續(xù)轟擊氣體,產生聯(lián)級電離,形成等離子體。離子以1-3kev的能量轟擊陰極靶,當其能量高于靶材原子的結合能時,靶材原子或者原子簇,脫離靶材,又經過與等離子體中的殘余氣體碰撞,因此方向各異,當落在樣品表面時,可以在粗糙的樣品表面形成厚度均一的金屬薄膜,而且與樣品的結合強度高。如果工作室中的氣體持續(xù)流動,保持恒定壓力,這時的離子流保持恒定。高壓的功率決定了最大離子流,一般有最大離子流限制,用于保護高壓電源。
  
  離子濺射儀的操作:
  1、一般工作距離可調,距離越近,濺射速度越快,但熱損傷會增加。
  2、離子流的大小通過控制真空壓力實現(xiàn),真空度越低,I越大,濺射速度越快,原子結晶晶粒越粗,電子轟擊樣品(陽極)產生的熱量越高;真空度越3、高,I越小,濺射速度越慢,原子結晶晶粒越細小,電子轟擊樣品產生的熱量小。
  4、加速電壓為固定,也有可調的,加速電壓越高,對樣品熱損傷越大。一般使用金屬靶材的正比區(qū)域。
  5、有些熱敏樣品,需要對樣品區(qū)進行冷卻,水冷或者帕爾貼冷卻;也可以采用磁控裝置,像電磁透鏡一樣把電子偏離樣品。經過這樣的改造,當然會增6、加很高的成本。可以在石蠟表面濺射一層金屬,而沒有任何損傷!
  7、真空中的雜質越多,鍍膜質量越差。一般黃金比較穩(wěn)定,可以采用空氣作為等離子氣源,而其他很多靶材則需要惰性氣體為好。
  8、氣體原子序數(shù)越高,動量越大,濺射越快,但晶粒會較粗,連續(xù)成膜的膜層較厚。
  9、保持真空室的潔凈對高質量的鍍膜有很大好處。
  10、不要讓機械真空泵長期保持極限真空,否則容易反油。

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