镀膜溅射为什么需要真空环境？

真空加工需要在特定的无空气环境中进行，这要求使用复杂且昂贵的设备。为什么会有这种需求呢？主要有两个原因。 

1. 空气的成分 

空气主要由氮气（约78%）、氧气（约21%）和氩气（约1%）组成。其中，氩气是一种惰性气体，不会自发反应，常用于焊接等工艺中提供保护气氛。而氮气和氧气是反应性气体，容易与金属发生化学反应，形成氮化物或氧化物。比如，在高温下蒸发金属材料时，金属蒸汽可能与氧气反应，导致氧化。 

以铝镀膜为例，铝在空气中容易氧化，如果我们试图将铝蒸汽沉积在基材上，结果可能得到氧化铝，而非纯铝膜。 

虽然我们可以在惰性气氛中工作（如氩气、氦气等），但真空环境往往能更好地防止不必要的化学反应。 

2. 物质传输 

在真空环境中，物质以气相形式从源头流向基材。当我们想要沉积材料时，原子或分子必须通过一定路径到达基材。如果这条路径在大气压下，气体颗粒会阻碍物质的流动，降低沉积效率。就像在人群中行走一样，空间越狭小，越难到达目的地。 

同时，物质与基材的粘附力也会受到大气压力的影响。降低工作压力可以提高沉积效率，就像在空旷的环境中射箭更容易命中目标。 

真空的压力范围 

“完美真空”是无法实现的，通常我们关注的是接近真空的状态。在某些高端应用中，如大型强子对撞机（LHC），所需的真空度可以达到10^-10到10^-11 mbar。在一般工业应用（如热蒸发、溅射等）中，工作压力通常在10^-2到10^-6 mbar之间。 

总之，真空加工提供了一个可控的环境，能够有效防止化学反应，提高物质沉积的效率，从而确保薄膜的质量和性能。