第二十一章 真空鍍膜（下）
空氣泵發出一聲巨響，隨後傳來「咣咣咣」的聲響。
許秋嚇的一激靈，朝後縮了一下身子。
等了一會兒，他感覺沒什麼危險，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，等到儲滿氣後，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。
「怎麼會呢，我是那樣的人嘛。」陳婉清笑道。
許秋搖了搖頭，回到總控台，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。
膜厚儀的原理並不是直接測量膜厚，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，最後將速率與時間相乘得到膜厚。
調好膜厚儀後，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，許秋觀察到總控台上面有兩個氣壓計，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，另外一個則處於未工作狀態。
「為什麼要安裝兩個氣壓計呢？」許秋疑惑道。
「兩者的壓強測定範圍不同，前者約為0.1到10000帕，後者約為十的負六次方到1帕。」陳婉清道，隨後又補了一句：
「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。
機械泵啟動後，氣壓計的示數快速減小。
從1.0E5，迅速變為3.2E4，然後是8.9E3，直至1E3帕左右，下降速度才開始變慢。
過了兩分鐘左右，壓強終於降至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.後，它才可以正常工作，約需要耗時10分鐘。
待分子泵運轉平穩後，許秋打開束源爐擋板，然後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。
這塊屏幕採用的是計算器上那種「日」字型的顯示方法，主要用於數字顯示，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後，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。
確認無誤後，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。所以在壓強大於20帕時，採用超真空擋板閥，阻隔分子泵和蒸鍍艙連接；當壓力低於20帕時將其關閉，再使分子泵和蒸鍍艙連通。
分子泵啟動後，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。
如果一個半小時過後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，門縫處夾了一個塑膠袋；
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。
……
一小時後。
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。
十二分鐘後。
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。
三分鐘後。
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攝氏度後，蒸鍍速率維持在0.20至0.30埃每秒。
許秋先開啟樣品台旋轉，在等待了約十秒鐘後，同時打開樣品擋板並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。
隨後，他將束源爐升溫數控裝置關閉，讓束源爐自然降溫。
最後，將膜厚儀的參數改為鋁的參數。
……
半小時後。
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（類似於滑動變阻器）、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安培後，許秋等待了幾秒，然後同時打開樣品擋板並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，隨後迅速回落至1.8，之後緩緩下降至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。
每當其相較於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。
然後緩緩扭動電位器，將電流歸零。
接著關閉超真空擋板閥，停止分子泵。
等待十分鐘後，分子泵轉速從27000r.p.m.降至0，關閉其開關。
最後，關閉機械泵，關閉總控台。
…………
「終於結束啦！」許秋長吁了一口氣，感慨道。
「這麼多操作，居然零失誤，厲害呀！」陳婉清讚嘆道。
「這都是學姐教的好。」許秋道。
「行啦，別謙虛了，你的科研天賦我心裡有數。
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。
聽到最後一句，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，艙門怎麼拉不下來？
琢磨了一會兒，許秋明白了，因為蒸鍍結束後，艙體內部還是真空狀態。
於是他轉頭看學姐，可她似乎並沒有主動解答的意思。
這麼記仇啊。
他只好問道：「學姐，這個怎麼弄？」
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秒後。
20秒後。
30秒後。
沒什麼動靜啊。
「學姐，什麼時候停下來呢？」許秋忍不住問道。
「繼續放氣。」陳婉清面無表情道。
「哦。」
40秒後。
50秒後。
60秒後，正當許秋打算再次發問時。
「砰！」
許秋嚇的一激靈，朝後縮了一下身子。
等了一會兒，他感覺沒什麼危險，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，等到儲滿氣後，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。
「怎麼會呢，我是那樣的人嘛。」陳婉清笑道。
許秋搖了搖頭，回到總控台，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。
膜厚儀的原理並不是直接測量膜厚，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，最後將速率與時間相乘得到膜厚。
調好膜厚儀後，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，許秋觀察到總控台上面有兩個氣壓計，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，另外一個則處於未工作狀態。
「為什麼要安裝兩個氣壓計呢？」許秋疑惑道。
「兩者的壓強測定範圍不同，前者約為0.1到10000帕，後者約為十的負六次方到1帕。」陳婉清道，隨後又補了一句：
「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。
機械泵啟動後，氣壓計的示數快速減小。
從1.0E5，迅速變為3.2E4，然後是8.9E3，直至1E3帕左右，下降速度才開始變慢。
過了兩分鐘左右，壓強終於降至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.後，它才可以正常工作，約需要耗時10分鐘。
待分子泵運轉平穩後，許秋打開束源爐擋板，然後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。
這塊屏幕採用的是計算器上那種「日」字型的顯示方法，主要用於數字顯示，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後，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。
確認無誤後，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。所以在壓強大於20帕時，採用超真空擋板閥，阻隔分子泵和蒸鍍艙連接；當壓力低於20帕時將其關閉，再使分子泵和蒸鍍艙連通。
分子泵啟動後，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。
如果一個半小時過後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，門縫處夾了一個塑膠袋；
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。
……
一小時後。
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。
十二分鐘後。
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。
三分鐘後。
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攝氏度後，蒸鍍速率維持在0.20至0.30埃每秒。
許秋先開啟樣品台旋轉，在等待了約十秒鐘後，同時打開樣品擋板並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。
隨後，他將束源爐升溫數控裝置關閉，讓束源爐自然降溫。
最後，將膜厚儀的參數改為鋁的參數。
……
半小時後。
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（類似於滑動變阻器）、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安培後，許秋等待了幾秒，然後同時打開樣品擋板並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，隨後迅速回落至1.8，之後緩緩下降至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。
每當其相較於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。
然後緩緩扭動電位器，將電流歸零。
接著關閉超真空擋板閥，停止分子泵。
等待十分鐘後，分子泵轉速從27000r.p.m.降至0，關閉其開關。
最後，關閉機械泵，關閉總控台。
…………
「終於結束啦！」許秋長吁了一口氣，感慨道。
「這麼多操作，居然零失誤，厲害呀！」陳婉清讚嘆道。
「這都是學姐教的好。」許秋道。
「行啦，別謙虛了，你的科研天賦我心裡有數。
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。
聽到最後一句，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，艙門怎麼拉不下來？
琢磨了一會兒，許秋明白了，因為蒸鍍結束後，艙體內部還是真空狀態。
於是他轉頭看學姐，可她似乎並沒有主動解答的意思。
這麼記仇啊。
他只好問道：「學姐，這個怎麼弄？」
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秒後。
20秒後。
30秒後。
沒什麼動靜啊。
「學姐，什麼時候停下來呢？」許秋忍不住問道。
「繼續放氣。」陳婉清面無表情道。
「哦。」
40秒後。
50秒後。
60秒後，正當許秋打算再次發問時。
「砰！」