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一、磁控溅射的工作原理：

磁控溅射是一种常用的物理气相沉积（PVD）的方法，具有沉积温度低、沉积速度快、所沉积的薄膜均匀性好，成分接近靶材成分等众多优点。

磁控溅射的工作原理是：在高真空的条件下充入适量的氩气，在阴极（柱状靶或平面靶）和阳极（镀膜室壁） 之间施加几百K 直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，电子在电场E的作用下，在飞向基片过程中与氩原子发生碰撞，使氩气发生电离（在高压作用下Ar 原子电离成为Ar+离子和电子），入射离子（Ar+）在电场的作用下轰击靶材，使得靶材表面的中性原子或分子获得足够动能脱离靶材表面，沉积在基片表面形成薄膜。而产生的二次电子会受到电场和磁场作用，产生E（电场）×B（磁场）所指的方向漂移，简称E×B漂移，其运动轨迹近似于一条摆线。若为环形磁场，则电子就以近似摆线形式在靶表面做圆周运动，它们的运动路径不仅很长，而且被束缚在靠近靶表面的等离子体区域内，并且在该区域中电离出大量的Ar+ 来轰击靶材，从而实现了高的沉积速率。随着碰撞次数的增加，二次电子的能量消耗殆尽，逐渐远离靶表面，并在电场E的作用下最终沉积在基片上。由于该电子的能量很低，传递给基片的能量很小，致使基片温升较低。

磁控溅射是入射粒子和靶的碰撞过程。入射粒子在靶中经历复杂的散射过程，和靶原子碰撞，把部分动量传给靶原子，此靶原子又和其他靶原子碰撞，形成级联过程。在这种级联过程中某些表面附近的靶原子获得向外运动的足够动量，离开靶被溅射出来。

二、磁控溅射优点：

（1）沉积速率快，沉积效率高，适合工业生产大规模应用；在沉积大部分的金属薄膜，尤其是沉积高熔点的金属和氧化物薄膜时，如溅射钨、铝薄膜和反应溅射TiO2、ZrO2薄膜，具有很高的沉积率。

（2）基片温度低，适合塑料等不耐高温的基材镀膜；

（3）制备的薄膜纯度高、致密性好、薄膜均匀性好、膜基结合力强。溅射薄膜与基板有着极好的附着力，机械强度也得到了改善；溅射的薄膜聚集密度普遍提高了，从显微照片看，溅射的薄膜表面微观形貌比较精致细密，而且非常均匀。

（4）可制备金属、合金、半导体、铁磁材料、绝缘体（氧化物、陶瓷）等薄膜；

（5））溅射的薄膜均具有优异的性能。如溅射的金属膜通常能获得良好的光学性能、电学性能及某些特殊性能；

（6）环保无污染。传统的湿法电镀会产生废液、废渣、废气，对环境造成严重的污染。不产生环境污染、生产效率高的磁控溅射镀膜法则可较好解决这一难题。

三、磁控溅射技术的分类：

（一）磁控溅射按照电源的不同，可以分为直流磁控溅射（DC）和射频磁控溅射（RF）。

　　顾名思义，直流磁控溅射运用的是直流电源，射频磁控溅射运用的是交流电源（射频属于交流范畴，频率是13.56MHz。我们平常的生活中用电频率为50Hz）。

　　两种方式的用途不太一样，直流磁控溅射一般用于导电型（如金属）靶材的溅射，射频一般用于非导电型（如陶瓷化合物）靶材的溅射。

　　两种方式的不同应用

　　直流磁控溅射只能用于导电的靶材（靶材表面在空气中或者溅射过程中不会形成绝缘层的靶材），并不局限于金属。譬如，对于铝靶，它的表面易形成不导电的氧化膜层，造成靶表面电荷积累（靶中毒），严重时直流溅射无法进行。这时候，就需要射频电源，简单的说，用射频电源的时候，有一小部分时间是在冲抵靶上积累的电荷，不会发生靶中毒。

　　射频磁控溅射一般都是针对绝缘体的靶材或者导电性相对较差的靶材，利用同一周期内电子比正离子速度快进而沉积到靶材上的电子数目比正离子数目多从而建立起自偏压对离子进行加速实现靶的溅射。

　　两种方式的特点：

　　1、直流溅射：对于导电性不是很好的金属靶，很难建立较高的自偏压，正离子无法获得足够的能量去轰击靶材

　　2、射频的设备贵，直流的便宜。

（二）磁控溅射按照磁场结构，可以分为平衡磁控溅射和非平衡磁控溅射。

平衡磁控溅射即传统的磁控溅射，是在阴极靶材背后放置芯部与外环磁场强度相等或相近的永磁体或电磁线圈，在靶材表面形成与电场方向垂直的磁场。沉积室充入一定量的工作气体，通常为Ar，在高压作用下Ar 原了电离成为Ar+离子和电子，产生辉光放电，Ar+ 离子经电场加速轰击靶材，溅射出靶材原子、离子和二次电子等。电子在相互垂直的电磁场的作用下，以摆线方式运动，被束缚在靶材表面，延长了其在等离子体中的运动轨迹，增加其参与气体分子碰撞和电离的过程，电离出更多的离子，提高了气体的离化率，在较低的气体压力下也可维持放电，因而磁控溅射既降低溅射过程中的气体压力，也同时提高了溅射的效率和沉积速率。

但平衡磁控溅射也有不足之处，例如：由于磁场作用，辉光放电产生的电子和溅射出的二次电子被平行磁场紧紧地约束在靶面附近，等离子体区被强烈地束缚在靶面大约60 mm 的区域，随着离开靶面距离的增大，等离子浓度迅速降低，这时只能把工件安放在磁控靶表面50～100 mm的范围内，以增强离子轰击的效果。这样短的有效镀膜区限制了待镀工件的几何尺寸，不适于较大的工件或装炉量，制约了磁控溅射技术的应用。且在平衡磁控溅射时，飞出的靶材粒子能量较低，膜基结合强度较差，低能量的沉积原子在基体表面迁移率低，易生成多孔粗糙的柱状结构薄膜。提高被镀工件的温度固然可以改善膜层的结构和性能，但是在很多的情况下，工件材料本身不能承受所需的高温。

非平衡磁控溅射的出现部分克服了以上缺点，将阴极靶面的等离子体引到溅射靶前200～300 mm 的范围内，使基体沉浸在等离子体中，如图所示。这样，一方面，溅射出来的原子和粒子沉积在基体表面形成薄膜，另一方面，等离子体以一定的能量轰击基体，起到离子束辅助沉积的作用，大大的改善了膜层的质量。

非平衡磁控溅射系统有两种结构，一种是其芯部磁场强度比外环高，磁力线没有闭合，被引向真空室壁，基体表面的等离子体密度低，因此该方式很少被采用。另一种是外环磁场强度高于芯部磁场强度，磁力线没有完全形成闭合回路，部分外环的磁力线延伸到基体表面，使得部分二次电子能够沿着磁力线逃逸出靶材表面区域，同时再与中性粒子发生碰撞电离，等离子体不再被完全限制在靶材表面区域，而是能够到达基体表面，进一步增加镀膜区域的离子浓度，使衬底离子束流密度提高，通常可达5 mA/cm2 以上。这样溅射源同时又是轰击基体表面的离子源，基体离子束流密度与靶材电流密度成正比，靶材电流密度提高，沉积速率提高，同时基体离子束流密度提高，对沉积膜层表面起到一定的轰击作用。

非平衡磁控溅射离子轰击在镀膜前可以起到清洗工件的氧化层和其他杂质，活化工件表面的作用，同时在工件表面上形成伪扩散层，有助于提高膜层与工件表面之间的结合力。在镀膜过程中，载能的带电粒子轰击作用可达到膜层的改性目的。比如，离子轰击倾向于从膜层上剥离结合较松散的和凸出部位的粒子，切断膜层结晶态或凝聚态的优势生长，从而生更致密，结合力更强，更均匀的膜层，并可以较低的温度下镀出性能优良的镀层。该技术被广泛应用于制备各种硬质薄膜。

（三）反应磁控溅射：以金属、合金、低价金属化合物或半导体材料作为靶阴极，在溅射过程中或在基片表面沉积成膜过程中与气体粒子反应生成化合物薄膜，这就是反应磁控溅射。反应磁控溅射广泛应用于化合物薄膜的大批量生产，这是因为：

（1）反应磁控溅射所用的靶材料 ( 单元素靶或多元素靶 ) 和反应气体 ( 氧、氮、碳氢化合物等 ) 纯度很高，因而有利于制备高纯度的化合物薄膜。

（2）通过调节反应磁控溅射中的工艺参数 , 可以制备化学配比或非化学配比的化合物薄膜，通过调节薄膜的组成来调控薄膜特性。

（3）反应磁控溅射沉积过程中基板升温较小，而且制膜过程中通常也不要求对基板进行高温加热，因此对基板材料的限制较少。

（4） 反应磁控溅射适于制备大面积均匀薄膜，并能实现单机年产上百万平方米镀膜的工业化生产。

四、磁控溅射的应用：

磁控溅射技术是一种非常有效的沉积镀膜方法，非常广泛的用于薄膜沉积和表面覆盖层制备。可被用于制备金属、半导体、铁磁材料、绝缘体（氧化物、陶瓷）等多材料，尤其适合高熔点和低蒸汽压的材料沉积镀膜在适当条件下多元靶材共溅射方式，可沉积所需组分的混合物、化合物薄膜；在溅射的放电气中加入氧、氮或其它活性气体，可沉积形成靶材物质与气体分子的化合物薄膜；且设备简单、镀膜面积大和附着力强。

磁控溅射目前是一种应用十分广泛的薄膜沉积技术,溅射技术上的不断发展和对新功能薄膜的探索研究,使磁控溅射应用延伸到许多生产和科研领域。

（1）在微电子领域作为一种非热式镀膜技术,主要应用在化学气相沉积(CVD)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长困难及不适用的材料薄膜沉积,而且可以获得大面积非常均匀的薄膜。包括欧姆接触的Al、Cu、Au、W、Ti等金属电极薄膜及可用于栅绝缘层或扩散势垒层的TiN、Ta2O5、TiO、Al2O3、ZrO2、AlN等介质薄膜沉积。

（2）磁控溅射技术在光学薄膜(如增透膜)、低辐射玻璃和透明导电玻璃等方面也得到应用。在透明导电玻璃在玻璃基片或柔性衬底上,溅射制备SiO2薄膜和掺杂ZnO或InSn氧化物(ITO)薄膜，使可见光范围内平均光透过率在90%以上。透明导电玻璃广泛应用于平板显示器件、太阳能电池、微波与射频屏蔽装置与器件、传感器等。

（3）在现代机械加工工业中,利用磁控溅射技术制作表面功能膜、超硬膜，自润滑薄膜，能有效的提高表面硬度、复合韧性、耐磨损性和抗高温化学稳定性能，从而大幅度地提高涂层产品的使用寿命。

磁控溅射除上述已被大量应用的领域,还在高温超导薄膜、铁电体薄膜、巨磁阻薄膜、薄膜发光材料、太阳能电池、记忆合金薄膜研究方面发挥重要作用。

五、磁控溅射的实用案例：

图1 磁控溅射制备的MoS2薄膜，相比于CVD法，成功在低温下制备了垂直片层的MoS2薄膜

图2 磁控溅射法制备SiC多层薄膜用于锂电池正极，可得到有均匀调制周期和调制比的多层薄膜

青之lims管理系统为您提供“一站式”实验室管理系统lims,实现了基于人,机,料,法,环的全面质量管理。青之lims管理系统将全方面的从预约、受理、样品、调试、检测、体系、服务、数据分析等检测全流程，可构建检测流程管理、客户服务平台、基础数据管理、质量管理、电子原始记录管理系统、预警系统、仪器设备管理、计量标准管理、技术依据管理，梳理整合了原始记录等功能于一体的实验室信息化管理平台。

什么是CEMS？

 一、CEMS概要介绍
CEMS概念
英文Continuous Emission Monitoring System的缩写。烟气连续排放监测系统可对固定污染源长时间在线连续监测，实时监测污染物的排放浓度，计算排放率、排放总量。＞并将数据上传到上级（或儿级》环保部门的监拉ZX，确保排污企业污染物浓度和排放总量达标。》各种相关的环保设备如脱硫、脱销等装置，也衣示CEMS的数捌进行监控和管理，以提高环保设施的效率。

CEMS的主要测量参数
污染物主要付：一氧化洗（S02) 氨氧化物 KNOX) 颗粒物《附生》烟气参数主要有 氧合量（02) 烟气治案（流册）烟前运及，湿度和在大等＞其他参数：C0. (2 HCLBF H.SS

烟气排放连续监测系统由颗粒物测量子系统、气态污染物测量子系 统、 烟气参数测量子系统、 数据采集与分析子系统组成。 通过直接测量分析（颗粒物）和抽取采样方式（气态污染物），测定烟气中污染物浓度，同时测定烟气温度、烟气压力、烟气流速、烟气含氧量、排放量；显示各监测参数的报表。

系统组成

1、颗植物测量子系统：

烟尘测定仪：测定烟尘 含量。 包括：01主机、探头02信号输出： 4-20mA

气态污染物测量子系统：

气体分析仪，具有校准功能。 校准时间及周期根据现场情况确2、取样探头，具有自加热及温控功能

温控伴热取样营线，取样营材质为聚四氟乙烯

预处理系统包括：制冷器、排水泵、防腐取样泵、精密过滤器、电磁阀等

烟气参数测量子系统：

1、温度、压力、流速等在线监测仪器

系统控制、数据采集及数据处理系统：

1、数据采集与处理系统硬件

2、烟气排放连续监测系统软件

特点

1、准确度高：采用紫外光谱分析技术，水分的影响小，精度和灵敏度高

2、方便实用：显示存储与予败日里单元集成于体，安装简单，操作方便

3、稳定性强：关键器件均选用世界－)M产品，保证了整个设备的稳定性

CEMS-8000 VOCs 固定污染源挥发性有机物连续监测系统由由在线气相色谱仪、烟气采样探头子系统、预处理子系统、供气子系统、数据采集及处理子系统、温压流子系统组成。

可实现管道样品中粉尘的有效去除，防止烟气中的粉尘进入到分析系统中，对系统器件造成损坏，影响仪器的使用寿命；样品传输管路加热至恒定温度，保证样品的稳定传输，有效防止样品在传输过程中的损失，提高样品检测的准确度。

在线气相色谱仪采用先进的色谱分离检测技术，检测量程宽、检测灵敏度高，可有效监测烟气排放前非甲烷总烃的浓度变化；测量信号送入数据采集与处理子系统，通过模拟信号传输至DCS 系统，实现工作现场的无人值守连续监测运行。该系统具有现场数据实时传输功能，可通过DCS 系统监控测试结果变化趋势。

整套系统结构简单，动态范围广，实时性强，组网灵活，运行成本低，同时系统采用模块化结构，组合方便。并且能够与企业内部的环保平台和环保部门的数据系统通讯。

　　本生详解生物细胞冻存管

　　细胞培养的传代及日常维持过程中，在培养器具、培养液及各种准备工作方面都需大量的耗费，而且细胞一旦离开活体开始原代培养，它的各种生物特性都将逐渐发生变化并随着传代次数的增加和体外环境条件的变化而不断有新的变化。因此及时进行细胞冻存十分必要。细胞冷冻储存在-70℃冰箱中可以保存一年之久;细胞储存在液氮中，温度达-196℃，理论上储存时间是无限的。

　　细胞冻存步骤说明：

　　配制含 10%DMSO 或甘油、10~20% 小牛血清的冻存培养液;

　　取对数生的细胞，去除旧培养液，用 PBS 清洗。

　　去除 PBS，加入适量胰蛋白酶 (覆盖培养皿表面) 把单层生长的细胞消化下来;

　　离心 1000rpm，5min;

　　去除胰蛋白酶，加入适量配制好的冻存培养液，用吸管轻轻吹打使细胞均匀，计数，调节冻存液中细胞的密度为 5×106/ml~1×107/ml;

　　将细胞分装入冻存管中，每管 1~1.5 ml;

　　在冻存管上标明细胞的名称，冻存时间及操作者;

　　冻存:标准的冻存程序为降温速率-1~-2℃/   min;当温度达-25℃以下时，可增至-5℃~-10℃/min;到-100℃时，则可迅速浸入液氮中。也可将装有细胞的冻存管放入-20℃冰箱 2h  ，然后放入-70℃冰箱中过夜，取出冻存管，移入液氮容器内。

　　生物细胞冻存管—生物提供的细胞冻存管由透明高分子材料聚丙烯(PP)制成，经特殊工艺制造，使其能耐受超低温，并无泄漏，适用于细胞和组织的低温冷藏。

　　4 种规格：0.5ml、1.5ml、2.0ml 、5.0ml

　　无 DNase/RNase 、无热原，无内毒素

　　管壁均匀，透明，带可立式裙边

　　管体有模刻刻度方便实验过程的记录

　　冻存管请放置液氮气相层中保存，放置液相中存在爆管风险

　　关于细胞冻存的注意事项：

　　1. 为保持细胞存活率，一般都采用慢冻存融的方法。

　　2. 冻存物距液氮面越近温度越低。标准的低冻速度为-1℃~12℃/ 分钟，当温度下降达-25℃时，下降速度可增至-5~-10℃/   分钟，到-100℃时则可迅速冻入液氮中。因此要适当掌握冻存物下降入液氮中的速度，过快能影响细胞内水分透出，太慢则促冰晶形成。

　　3.  初次冻存者在下降冻存时，宜先用细木棒伸入罐中探测液面位置，然后需用温度计与冻存物并行的办法，以观测下降冻存物的速度、冻存物与液氮液面距离和温度三者关系，当已掌握以上各参数和冻存技术熟练后，仅按下降时间和下降距离便可获理想冻存效果。

　　4. 各种细胞对冻存速度的要求也不一样;上皮细胞和成纤维细胞耐受性可能大些，干细胞-2~-3℃/  分钟合适;胚胎细胞耐受性较小，不宜太快。总之在一开始时，下降速度不能超过-10℃/ 分钟。

　　5. 用什么防护剂合适和用量多大，要依细胞而定，初代培养细胞用 DMSO 较好，一般细胞可用甘油;用量以较小为好。有人认为人皮肤上皮细胞贮存在  20%-30% 甘油中很好。

　　6. 原则上细胞在液氮中可贮存多年，但为妥善起见，冻存一年后，应再复苏培养一次，然后再继续冻存。

　　7. 将冻存管放入液氮容器或从中取出时，要做好防护工作，以免冻伤

　　8. 注意自身的安全，对于来自人源性或病毒感染的细胞株应特别小心。操作过程中，应避免引起气溶胶的产生，小心有毒性试剂例如  DMSO，并避免尖锐物品伤人等。

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为了提高产品的防水检测效率和频率，选择在生产过程中添加气密性检测仪，以便对所有产品进行无损防水检测。

气密性检测仪采用气压代替水压，在不损伤产品的前提下，能够有效地检测产品的密封性能，判断产品是否泄漏。

气密性检测仪的使用方法实际上也很简单，采用智能检漏检测系统，为了提高检测效率，降低人工成本，在检测前设定各检测标准参数，保存为相应的检测程序，以后方便随调随用。

连接气密性检测仪的气源和电源，确保气源稳定、纯净、无杂质。

其次，将气密性检测仪与工装治具的电源数据线连接起来，测试气管连接到气密性检测仪的背面接口处。

然后，打开气密性检测仪的电源开关，使用技术人员的账户密码登录程序界面，设定充压时间、稳定时间、测试时间、泄压时间，同时根据产品的容积大小和检查标准调整充气气压值。

在所有标准参数设置完成后，将其保存为相应产品的检测程序，方便以后检测同一产品时直接调用。

所有准备工作完成后，手动打开气密性检测仪工装治具两边的启动按钮，测试开始。测试过程中请注意不要用手触摸气密性检测仪中的测试样品，因为气密性检测仪工装治具两侧安装有光栅保护装置，这将直接导致测试停止。

MFY-CM密封试验仪专业适用于产品的密封试验，通过试验可以有效地比较和评价软包装件的密封工艺及密封性能，是用于对食品、塑料软包装、湿巾、制药、日化等行业理想的密封试验检测仪器。

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　　96孔微孔过滤板详解!

　　96 孔微孔过滤板为高通量样本处理而设计，过滤板由聚苯乙烯精密注塑而成，配合多种不同类型和材质的滤膜，如聚偏氟乙烯(PVDF)、混合纤维素(MCE)、聚四氟乙烯(PTFE)等微孔滤膜，每个板孔都单独密封，配合可取下的导流板及收集板，实现无缝整合。新颖的多孔设计对要求将滤膜浸入测定皿的许多应用特别有价值。以下

　　特点：

　　适合微米以下级别过滤

　　可用于高通量样本处理

　　无死腔体积，高回收率

　　各个微孔分别封装滤膜，孔 / 板间稳定性好，无相互干扰

　　尺寸符合 ANSI/SBS 标准，便于自动化

　　可取下的导流板和独特的过滤板设计

　　可配合负压法或离心法使用

　　配套的收集板和盖子

　　应用：

　　蛋白质激酶 / 磷酸酶分析、蛋白纯化、受体结合作用分析、蛋白结合测定、ELISPOT 分析、样品制备、质谱分析前样本过滤处理、荧光染料的去除等。

　　配有 MCE 微孔滤膜的微孔过滤板，应用于 DNA 杂交，ELISPOT 及蛋白质结合测定。

　　96孔微孔过滤板，50-250μL，亲水性MCE，0.45μm

　　96孔微孔过滤板，50-250μL，亲水性MCE，0.22μm

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