Iragazketa magnetikoaren gailuaren oinarrizko teoria
Plasma-izpian partikula handietarako iragazketa magnetikoaren gailuaren iragazketa-mekanismoa honako hau da:
Plasmaren eta partikula handien arteko kargaren eta karga-masa erlazioaren arteko aldea erabiliz, substratuaren eta katodoaren gainazalaren artean "hesi" bat dago (deflektore bat edo hodi-horma kurbatu bat), katodoaren eta substratuaren artean lerro zuzenean mugitzen diren partikulak blokeatzen dituena, ioiak eremu magnetikoak desbideratu eta "hesi" zeharkatu substratura igaro daitezkeen bitartean.
Iragazketa magnetikoaren gailuaren funtzionamendu-printzipioa
Eremu magnetikoan, Pe<
Pe eta Pi elektroien eta ioien Larmor erradioak dira, hurrenez hurren, eta a iragazki magnetikoaren barne diametroa da. Plasmako elektroiak Lorentz indarrak eragiten ditu eta eremu magnetikoaren ardatzean biratzen dute, eremu magnetikoak eragin txikiagoa duen bitartean ioien multzokatzean, Larmor erradioan ioien eta elektroien arteko aldea dela eta. Hala ere, elektroiak iragazki magnetikoaren gailuaren ardatzean zehar mugitzen direnean, ioiak erakarriko ditu ardatzean zehar biraketa-mugimendurako, bere fokuaren eta eremu elektriko negatibo sendoaren ondorioz, eta elektroiaren abiadura ioiarena baino handiagoa da, beraz, elektroiak etengabe tiratzen du ioia aurrera, plasma beti ia-elektrikoki neutroa den bitartean. Partikula handiak elektrikoki neutroak edo karga negatibo apur bat dute, eta kalitatea ioien eta elektroiena baino askoz handiagoa da, funtsean ez zaie eremu magnetikoak eta inertziazko mugimendu linealak eragiten, eta gailuaren barneko hormarekin talka egin ondoren iragaziko dira.
Tolestura-eremu magnetikoaren kurbaduraren eta gradiente-desbideratzearen eta ioi-elektroi talken funtzio konbinatuaren pean, plasma desbideratu daiteke iragazketa magnetikoaren gailuan. Gaur egun erabiltzen diren eredu teoriko ohikoenak Morozov fluxuaren eredua eta Davidson errotore zurrunaren eredua dira, eta ezaugarri komun hau dute: elektroiak modu helikoidal zorrotzean mugiarazten dituen eremu magnetiko bat dago.
Plasmaren mugimendu axiala iragazketa magnetikoko gailuan gidatzen duen eremu magnetikoaren indarrak honako hau izan behar du:
Mi, Vo eta Z ioi masa, garraio-abiadura eta garraiatutako kargen kopurua dira, hurrenez hurren. a iragazki magnetikoaren barne-diametroa da, eta e elektroiaren karga.
Kontuan izan behar da energia handiko ioi batzuk ezin direla elektroi-sortak guztiz lotu. Iragazki magnetikoaren barne-hormara irits daitezke, barne-horma potentzial positiboan jarriz, eta horrek, aldi berean, ioiak barne-hormara iristen jarraitzea eragozten du eta plasmaren galera murrizten du.
Fenomeno honen arabera, presio positibo egoki bat aplika daiteke iragazki magnetikoaren gailuaren horman ioien talka inhibitzeko eta helburuko ioien garraio-eraginkortasuna hobetzeko.
Iragazketa magnetikoko gailuen sailkapena
(1) Egitura lineala. Eremu magnetikoak ioi-sortaren fluxuaren gida gisa jokatzen du, katodo-orbanaren tamaina eta partikula makroskopikoen multzoen proportzioa murriztuz, plasma barruko talkak areagotuz, partikula neutroak ioi bihurtzea eraginez eta partikula makroskopikoen multzoen kopurua murriztuz, eta partikula handien kopurua azkar murriztuz eremu magnetikoaren indarra handitzen den heinean. Ohiko arku anitzeko ioien estaldura-metodoarekin alderatuta, egituratutako gailu honek beste metodo batzuek eragindako eraginkortasun-murrizketa nabarmena gainditzen du eta filmaren metatze-tasa ia konstantea berma dezake, partikula handien kopurua % 60 inguru murriztuz.
(2) Kurba motako egitura. Egiturak hainbat forma izan arren, oinarrizko printzipioa berdina da. Plasma eremu magnetikoaren eta eremu elektrikoaren funtzio konbinatuaren pean mugitzen da, eta eremu magnetikoa plasma mugatzeko eta kontrolatzeko erabiltzen da, indar magnetikoen lerroen norabidean mugimendua desbideratu gabe. Eta kargarik gabeko partikulak lerro linealean zehar mugituko dira eta bereiziko dira. Egitura-gailu honekin prestatutako filmeek gogortasun handia, gainazaleko zimurtasun txikia, dentsitate ona, ale-tamaina uniformea eta filmaren oinarriaren atxikimendu sendoa dute. XPS analisiak erakusten du gailu mota honekin estalitako ta-C filmen gainazaleko gogortasunak 56 GPa-ra irits daitekeela, beraz, egitura kurbatuko gailua da partikula handiak kentzeko metodorik erabiliena eta eraginkorrena, baina helburuko ioien garraioaren eraginkortasuna gehiago hobetu behar da. 90°-ko kurbadurako iragazketa magnetikoaren gailua egitura kurbatuko gailurik erabilienetako bat da. Ta-C filmen gainazaleko profilean egindako esperimentuek erakusten dute 360°-ko kurbadurako iragazketa magnetikoaren gailuaren gainazaleko profila ez dela asko aldatzen 90°-ko kurbadurako iragazketa magnetikoaren gailuarekin alderatuta, beraz, partikula handietarako 90°-ko kurbadurako iragazketa magnetikoaren efektua funtsean lor daiteke. 90°-ko kurbadurako iragazketa magnetikoko gailuak bi egitura mota ditu batez ere: bata huts-ganberan jartzen den solenoide kurbatua da, eta bestea huts-ganberaren kanpoaldean jartzen da, eta bien arteko aldea egituran bakarrik dago. 90°-ko kurbadurako iragazketa magnetikoko gailuaren lan-presioa 10-2Pa ingurukoa da, eta aplikazio sorta zabal batean erabil daiteke, hala nola nitruroa, oxidoa, karbono amorfoa, erdieroaleen filma eta metalezko edo ez-metaliko filmak estaltzeko.
Iragazketa magnetikoko gailuaren eraginkortasuna
Partikula handi guztiek ezin dutenez energia zinetikoa galdu hormarekin etengabeko talketan, partikula handi kopuru jakin bat substratura iritsiko da hodiaren irteeratik. Beraz, iragazketa magnetiko luze eta estu batek partikula handien iragazketa-eraginkortasun handiagoa du, baina une horretan ioien galera handituko du eta, aldi berean, egituraren konplexutasuna handituko du. Beraz, iragazketa magnetikoko gailuak partikula handiak kentzeko gaitasun bikaina eta ioien garraio-eraginkortasun handia duela ziurtatzea ezinbesteko baldintza da arku anitzeko ioien estaldura-teknologiak aplikazio-aukera zabala izan dezan errendimendu handiko film meheak metatzeko. Iragazketa magnetikoko gailuaren funtzionamendua eremu magnetikoaren indarrak, kurbadura-alborapenak, deflektore mekanikoaren irekidurak, arku-iturriaren korronteak eta partikula kargatuen intzidentzia-angeluak eragiten dute. Iragazketa magnetikoko gailuaren parametro arrazoizkoak ezarriz, partikula handien iragazketa-efektua eta helburuaren ioien transferentzia-eraginkortasuna eraginkortasunez hobetu daitezke.
Argitaratze data: 2022ko azaroaren 8a