小型離子濺射儀通過高能離子轟擊靶材表面，使其原子或分子脫離并沉積在基底上形成薄膜，其技術方法涵蓋設備操作、工藝控制、材料選擇及安全維護等多個方面，具體如下：
一、設備操作流程
開機準備
打開水冷系統，確保冷卻水循環正常。
檢查氣路連接，使用氬氣或氮氣作為工作氣體（黃金靶材可用空氣，其他靶材建議惰性氣體）。
啟動真空泵，將真空室抽至工作真空（通常為2-8Pa），極限真空需低于1Pa。
樣品與靶材安裝
打開真空室，放入樣品臺并調整與靶材的距離（建議20mm左右）。
安裝靶材（如金、鉑、銀等），確保靶材與陰極接觸良好。
參數設置
濺射電流：通過調節針閥或電源控制，范圍通常為10-50mA，精度1mA。
濺射時間：0-600秒可調，精度1秒，根據膜厚需求設定。
加速電壓：固定或可調（1-3kV），電壓越高，熱損傷風險越大。
啟動與監控
點擊啟動按鈕，設備自動運行，實時顯示濺射電流、電壓、真空度等參數。
觀察真空室內輝光放電現象，確保等離子體穩定形成。
結束與取樣
濺射完成后，設備自動破空，待真空室恢復至大氣壓后打開上蓋。
取出樣品，關閉氣路、真空泵和水冷系統，斷開電源。
二、工藝控制要點
真空度調節
真空度越低（壓力越高），離子流越大，濺射速度越快，但原子結晶晶粒較粗，樣品溫升較高。
真空度越高（壓力越低），離子流越小，濺射速度越慢，但膜層致密性更好。
工作距離優化
靶材與樣品距離越近，濺射速度越快，但熱損傷風險增加。
建議初始距離設為20mm，根據效果微調。
熱管理策略
對熱敏樣品（如高分子材料、纖維）采用水冷或帕爾貼冷卻樣品臺。
磁控裝置可偏轉電子軌跡，減少樣品熱損傷（需額外成本）。
三、材料選擇與應用
靶材選擇
金屬：鋁、鉬、鎢、銅、銀、金等，用于導電涂層、電子器件。
半導體：氧化鋅、氮化硅、氧化銦錫等，用于光電子學、太陽能電池。
陶瓷：氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯等，用于耐高溫、耐腐蝕涂層。
復合材料：金屬/陶瓷、金屬/半導體等，用于催化劑、傳感器。
氣體選擇
黃金靶材可用空氣作為等離子氣源，其他靶材建議使用氬氣或氮氣。
氣體原子序數越高，動量越大，濺射速度越快，但膜層晶粒較粗。
四、安全與維護規范
安全操作
禁止在真空泵長期極限真空下運行，防止反油污染真空室。
更換靶材時，先旋松屏蔽環和壓環螺絲，避免直接用力拉扯。
若電壓異常，拆下靶材并用細砂紙打磨接觸面。
日常維護
定期清潔真空室，避免雜質影響鍍膜質量。
檢查油霧過濾器，及時更換潤滑油（首次使用需加注）。
校驗真空計和電流表精度，確保參數顯示準確。
五、典型應用場景
微納電子學：制備金屬互連層、半導體薄膜。
光電子學：沉積透明導電氧化物（如ITO）用于顯示屏。
傳感器：在陶瓷基底上濺射金屬電極。
生物醫藥：制備納米顆粒催化劑或藥物載體。
