真空蒸着の構造

質問

簡単な真空蒸着機を自作しようと思っているのですが、真空槽内にアルミ片をおいて、それにタングステンが触れるような機構を作ればできるでしょうか。

回答No.6

ImprezaSTi · ベストアンサー

No.4です。

90Torrということですが、真空蒸着には、全く使えません。多分、油回転ポンプと思いますが、それだけでは能力不足です。
高真空にする必要がありますので、・油拡散ポンプ　 ・ターボ分子ポンプ　 ・クライオポンプ　を使って下さい。

但し、ポンプだけ使っても、実圧力は分からないので、何度も書きますが、真空状態を把握するために、真空放電にて真空状況を把握するのです。
真空放電ですが、最初は、放電し出すとピンク色に発光しますが、その内にグロー放電に移り、ピンク色が少なくなり、真空度が高くなるにつれて暗くなってきます。その状態を見てから、真空蒸着を開始します。

折角ですので余談ですが、金（きん）をガラス面に薄く蒸着すると、透過光は緑色に見えます。　（通貨偽造罪になるので、やってはいけませんが）１０円玉にアルミ蒸着すると、ぱっと見、１００円玉に見間違います。（学生のときに遊んでいました）

お礼

ありがとうございます。
なるべく手持ちのものだけで自作しようと思っていたので残念です。

回答No.5

tance

tanceです。

もちろん覗き窓には蒸着されないように途中に「ついたて」を設けます。そうすると見えなくなるので鏡を使って見るのです。その鏡はあまり蒸着が重なると見えにくくなるので、そうなたらアルカリ等で剥がします。

お礼

ありがとうございます。

なるほど、鏡を複数つければいろいろな角度から確認できるというメリットもありますね。
勉強になりました。

回答No.4

ImprezaSTi

補足に対してです。

「絶対真空は-101325Pa」とありますが、これは大気との相対圧力です。
絶対圧は、高真空で　0.1～10^-5 Paです。この程度になると、相対圧力は使いません。で、普通のゲージ式メーターでは分からないので、代わりに真空放電を使って放電状態を目で見て確認します。

あと、アルミの溶解状況を確認するための窓ですが、当然、窓にも付着します。が、窓面までの距離が離れるほど、付着量が薄くなるので、数百mm程度離れれば、フィラメント自体が発光するので、数回は確認できるでしょう。
で、何回か蒸着すれば、当然、窓面に蒸着したアルミの膜厚が厚くなって確認しにくくなるので、そこのアルミをはぎ取るのです。学生実験では、全体がガラス瓶のため、てきとーなところでガムテープを貼って、その粘着力で剥いでいました。装置であれば、内面にサランラップの様なもので被い、使い捨ての様にしていくとよいでしょう。

お礼

ありがとうございます。

絶対圧とゲージ圧の違いについて自分なりに調べてみました。
違いは理解したのですが、ネット上にある圧力単位の換算表を見るとやはり意味がわかりません。
今持っている真空ポンプに90Torrと書いてあるのですが、表で換算すると11,998.8Paとなりますがこれは蒸着に使えるポンプでしょうか、それともターボ分子ポンプが必要でしょうか。

窓への蒸着の件、具体的に説明いただいて良く理解できました。

回答No.3

tance

タングステン線を熱しながら円錐条のコイルを作り、その籠のようなタングステンにアルミ片を入れておけば良いです。スライダックで様子を見ながら加熱します。蒸着されない窓が必要ですが、直接見るのではなく、鏡を使いましょう。蒸着されても鏡は鏡ですから。真空度は、ガラス管の外から高電圧の放電をさせて、グローの色や強度を見ると十分な真空度かどうかが解ります。高電圧源はスタンガンがあれば十分ですが、もっと少ないエネルギーでも可能です。接点を持ったブザーのような構造をテスラーコイル等で昇圧すれば使えます。

お礼

ありがとうございます。

直接見るのではなく鏡でとありますが、鏡を真空槽の中にいれてそれを窓から見るという意味でしょうか。　窓が蒸着されてしまうと思うのですが。

回答No.2

ImprezaSTi

もう少し調べました。

・必要な圧力は、10-2～10-3Paの圧力下。
　→ここまで達するためには、普通の油回転ポンプだけではダメで、油拡散ポンプが必要。
　　真空度が出ないと、タングステン(フィラメント）が酸化して焼けたり、アルミが酸化する。

・タングステンをゆっくりと加熱する目的は、電球と同じです。電源on時の突入電流で、タングステンが過熱して切れる場合もあるので、ゆっくりと加熱するのです。

お礼

ありがとうございます。

10-2～10-3Paの圧力下

これは0.01Paから0.001Paということでしょうか。
絶対真空は-101325Paのようですが、どう理解すれば良いのでしょうか。
真空度の単位について調べましたが良くわかりませんでした。

回答No.1

ImprezaSTi

大学の学生実験でよくやりましたが。

真空蒸着の一番のポイントは、必要な真空度の維持。真空度の確認方法はありますか？　アルミが酸化したりタングステンが燃えます。
あと、アルミ片ですが、タングステン加熱部に引っかければ良いですが、あとは、それを徐々に加熱すること。あとは、拡散距離をどう見るかです。あまりにも接近しすぎると、蒸着厚みが不均一になりやすい。均一性を狙って距離を離すと、膜厚が薄くなる。

あと、真空槽ですが、アルミの溶融が終わったのを確認できる透明窓が必要です。

お礼

ご回答ありがとうございます。

自作した真空槽に簡単なゲージはついていますが、目盛りの数値が大きいので正確には真空度はわかりません。
-0.95から-1barの間という感じです。
真空蒸着にはかなり高い真空度が必要なのでしょうか？

「徐々に加熱」とありますが、加熱したタングステンをアルミ片にくっつけてジュワッという感じをイメージしていたのですが、徐々に加熱する理由はなんでしょうか。