Magneta filtra teknologio

Baza teorio de magneta filtra aparato
La filtra mekanismo de la magneta filtra aparato por grandaj partikloj en la plasmotrabo estas jena:
Uzante la diferencon inter plasmo kaj grandaj partikloj rilate al ŝargo kaj ŝargo-maso-proporcio, ekzistas "bariero" (aŭ deflektor aŭ kurba tubmuro) inter la substrato kaj la katodsurfaco, kiu blokas iujn ajn partiklojn moviĝantajn en rekta linio inter la katodo kaj la substrato, dum la jonoj povas esti deviigitaj de la magneta kampo kaj pasi tra la "bariero" al la substrato.

Funkciprincipo de magneta filtra aparato

En la magneta kampo, Pe<

Pe kaj Pi estas la radiusoj de Larmor de elektronoj kaj jonoj respektive, kaj a estas la interna diametro de la magneta filtrilo. La elektronoj en la plasmo estas influitaj de la forto de Lorentz kaj rotacias laŭ la magneta kampo akse, dum la magneta kampo havas malpli da efiko sur la grupiĝon de la jonoj pro la diferenco inter la jonoj kaj elektronoj en la radiuso de Larmor. Tamen, kiam la elektrono moviĝas laŭ la akso de la magneta filtrilo, ĝi altiros jonojn laŭ la akso por la rotacia movo pro ĝia fokuso kaj la forta negativa elektra kampo, kaj la elektrona rapido estas pli granda ol tiu de la jono, do la elektrono konstante tiras la jonon antaŭen, dum la plasmo ĉiam restas kvazaŭ-elektre neŭtrala. La grandaj partikloj estas elektre neŭtralaj aŭ iomete negative ŝargitaj, kaj la kvalito estas multe pli granda ol tiu de la jonoj kaj elektronoj, baze ne influitaj de la magneta kampo kaj lineara movo laŭ la inercio, kaj estos filtritaj post kolizio kun la interna muro de la aparato.
Sub la kombinita funkcio de la fleksa kurbeco de la magneta kampo kaj gradienta drivo kaj jono-elektronaj kolizioj, la plasmo povas esti deviigita en la magneta filtra aparato. La komunaj teoriaj modeloj uzataj hodiaŭ estas la fluomodelo de Morozov kaj la rigida rotormodelo de Davidson, kiuj havas la jenan komunan trajton: ekzistas magneta kampo, kiu igas la elektronojn moviĝi strikte helikforme.
La forto de la magneta kampo gvidanta la aksan moviĝon de la plasmo en la magneta filtra aparato devus esti tia, ke:

Mi, Vo, kaj Z estas respektive la jona maso, la transportrapido, kaj la nombro de portataj ŝargoj. a estas la interna diametro de la magneta filtrilo, kaj e estas la elektrona ŝargo.
Notindas, ke iuj pli altenergiaj jonoj ne povas esti plene ligitaj per la elektrona fasko. Ili povas atingi la internan muron de la magneta filtrilo, igante la internan muron je pozitiva potencialo, kiu siavice malhelpas la jonojn daŭre atingi la internan muron kaj reduktas la perdon de plasmo.
Laŭ ĉi tiu fenomeno, taŭga pozitiva biaspremo povas esti aplikita al la muro de la magneta filtrilo por inhibicii la kolizion de jonoj kaj plibonigi la efikecon de la cela jona transporto.

Klasifiko de magneta filtra aparato
(1) Lineara strukturo. La magneta kampo agas kiel gvidilo por la fluo de la jona fasko, reduktante la grandecon de la katoda makulo kaj la proporcion de makroskopaj partiklaretoj, samtempe intensigante la koliziojn ene de la plasmo, instigante la konvertiĝon de neŭtralaj partikloj en jonojn kaj reduktante la nombron de makroskopaj partiklaretoj, kaj rapide reduktante la nombron de grandaj partikloj dum la magneta kampa forto pliiĝas. Kompare kun la konvencia plur-arka jona tegaĵa metodo, ĉi tiu strukturita aparato superas la signifan redukton de efikeco kaŭzita de aliaj metodoj kaj povas certigi esence konstantan filmdeponan rapidecon, samtempe reduktante la nombron de grandaj partikloj je ĉirkaŭ 60%.
(2) Kurba strukturo. Kvankam la strukturo havas diversajn formojn, la baza principo estas la sama. La plasmo moviĝas sub la kombinita funkcio de magneta kampo kaj elektra kampo, kaj la magneta kampo estas uzata por limigi kaj kontroli la plasmon sen deviigi la movon laŭ la direkto de magnetaj fortolinioj. Kaj la neŝargitaj partikloj moviĝos laŭ la linia linio kaj estos apartigitaj. La filmoj preparitaj per ĉi tiu struktura aparato havas altan malmolecon, malaltan surfacan malglatecon, bonan densecon, unuforman grengrandecon kaj fortan adheron de la filmbazo. XPS-analizo montras, ke la surfaca malmoleco de ta-C-filmoj kovritaj per ĉi tiu tipo de aparato povas atingi 56 GPa, tial la kurba struktura aparato estas la plej vaste uzata kaj efika metodo por forigo de grandaj partikloj, sed la efikeco de la cela jona transporto bezonas esti plu plibonigita. La 90°-kurba magneta filtra aparato estas unu el la plej vaste uzataj kurbaj strukturaj aparatoj. Eksperimentoj pri la surfaca profilo de Ta-C-filmoj montras, ke la surfaca profilo de 360°-kurba magneta filtra aparato ne multe ŝanĝiĝas kompare kun 90°-kurba magneta filtra aparato, do la efiko de 90°-kurba magneta filtrado por grandaj partikloj povas esti baze atingita. 90°-kurba magneta filtra aparato ĉefe havas du specojn de strukturoj: unu estas kurba solenoido metita en la vakuan ĉambron, kaj la alia estas metita ekster la vakuan ĉambron, kaj la diferenco inter ili estas nur en la strukturo. La laborpremo de 90°-kurba magneta filtra aparato estas en la ordo de 10⁻²Pa, kaj ĝi povas esti uzata en vasta gamo da aplikoj, kiel ekzemple tegaĵo de nitrido, oksido, amorfa karbono, duonkondukta filmo kaj metala aŭ nemetala filmo.

La efikeco de magneta filtra aparato
Ĉar ne ĉiuj grandaj partikloj povas perdi kinetikan energion en kontinuaj kolizioj kun la muro, certa nombro da grandaj partikloj atingos la substraton tra la elirejo de la tubo. Tial, longa kaj mallarĝa magneta filtra aparato havas pli altan filtran efikecon de grandaj partikloj, sed samtempe ĝi pliigos la perdon de celaj jonoj kaj samtempe pliigos la kompleksecon de la strukturo. Tial, certigi, ke la magneta filtra aparato havas bonegan forigon de grandaj partikloj kaj altan efikecon de jona transporto, estas necesa antaŭkondiĉo por ke plur-arka jona tegaĵa teknologio havu larĝan aplikan perspektivon en la deponado de alt-efikecaj maldikaj filmoj. La funkciadon de la magneta filtra aparato influas la magneta kampa forto, kurba biaso, mekanika deflektila aperturo, arka fonta kurento kaj ŝarĝpartikla incidenca angulo. Agordante raciajn parametrojn de la magneta filtra aparato, la filtra efiko de grandaj partikloj kaj la jona transiga efikeco de la celo povas esti efike plibonigitaj.