Basisteory fan magnetysk filtraasjeapparaat
It filtermeganisme fan it magnetyske filterapparaat foar grutte dieltsjes yn 'e plasmastraal is as folget:
Mei it ferskil tusken plasma en grutte dieltsjes yn lading en lading-massa-ferhâlding, is der in "barriêre" (of in baffle of in bûgde buiswand) pleatst tusken it substraat en it katode-oerflak, dy't alle dieltsjes blokkearret dy't yn in rjochte line tusken de katode en it substraat bewege, wylst de ioanen troch it magnetyske fjild ôfbûgd wurde kinne en troch de "barriêre" nei it substraat geane.
It wurkprinsipe fan it magnetyske filterapparaat
Yn it magnetyske fjild, Pe<
Pe en Pi binne respektivelik de Larmor-radius fan elektroanen en ioanen, en a is de binnendiameter fan it magnetyske filter. De elektroanen yn it plasma wurde beynfloede troch de Lorentz-krêft en draaie axiaal lâns it magnetyske fjild, wylst it magnetyske fjild minder effekt hat op 'e klusterfoarming fan' e ioanen fanwegen it ferskil tusken de ioanen en elektroanen yn 'e Larmor-radius. As de elektronen lykwols lâns de as fan it magnetyske filterapparaat bewege, sille se ioanen lâns de as oanlûke foar de rotaasjebeweging fanwegen syn fokus en it sterke negative elektryske fjild, en de elektronsnelheid is grutter as dy fan it ioan, sadat it elektron it ioan konstant nei foaren lûkt, wylst it plasma altyd quasi-elektrysk neutraal bliuwt. De grutte dieltsjes binne elektrysk neutraal of wat negatyf laden, en de kwaliteit is folle grutter as dy fan 'e ioanen en elektroanen, yn prinsipe net beynfloede troch it magnetyske fjild en de lineêre beweging lâns de traachheid, en sille nei in botsing mei de binnenmuorre fan it apparaat útfiltere wurde.
Under de kombineare funksje fan 'e kromming fan it bûgjende magnetyske fjild en gradiëntdrift en ion-elektronbotsingen kin it plasma ôfbûgd wurde yn it magnetyske filtraasjeapparaat. De mienskiplike teoretyske modellen dy't hjoed de dei brûkt wurde binne it Morozov-fluxmodel en it Davidson-rigide rotormodel, dy't it folgjende mienskiplike skaaimerk hawwe: der is in magnetysk fjild dat de elektroanen op in strikt spiraalfoarmige manier beweecht.
De sterkte fan it magnetyske fjild dat de aksiale beweging fan it plasma yn it magnetyske filterapparaat begeliedt, moat sa wêze dat:
Mi, Vo, en Z binne respektivelik de ionmassa, de transportsnelheid, en it oantal droegen ladingen. a is de binnendiameter fan it magnetyske filter, en e is de elektronlading.
It moat opmurken wurde dat guon ioanen mei hegere enerzjy net folslein bûn wurde kinne troch de elektronenstriel. Se kinne de binnenmuorre fan it magnetyske filter berikke, wêrtroch't de binnenmuorre in positive potinsjeel krijt, wat op syn beurt de ioanen hinderet om de binnenmuorre te bliuwen berikken en it ferlies fan plasma ferminderet.
Neffens dit ferskynsel kin in passende positive biasdruk tapast wurde op 'e muorre fan it magnetyske filterapparaat om de botsing fan ioanen te remmen om de effisjinsje fan it doel-ioantransport te ferbetterjen.
Klassifikaasje fan magnetysk filterapparaat
(1) Lineêre struktuer. It magnetyske fjild fungearret as in gids foar de ionenstrielstream, wêrtroch't de grutte fan 'e katodeflek en it oanpart fan makroskopyske dieltsjesklusters ferminderet, wylst de botsingen binnen it plasma fersterke wurde, wêrtroch't neutrale dieltsjes yn ioanen omset wurde en it oantal makroskopyske dieltsjesklusters ferminderet, en it oantal grutte dieltsjes rap ferminderet as de sterkte fan it magnetyske fjild tanimt. Yn ferliking mei de konvinsjonele multi-bôge-ioncoatingmetoade oerwint dit strukturearre apparaat de wichtige fermindering fan effisjinsje feroarsake troch oare metoaden en kin it in yn essinsje konstante filmôfsettingssnelheid garandearje, wylst it oantal grutte dieltsjes mei sawat 60% ferminderet.
(2) Kromme-type struktuer. Hoewol't de struktuer ferskate foarmen hat, is it basisprinsipe itselde. It plasma beweecht ûnder de kombineare funksje fan in magnetysk fjild en in elektrysk fjild, en it magnetyske fjild wurdt brûkt om it plasma te beheinen en te kontrolearjen sûnder de beweging lâns de rjochting fan 'e magnetyske krêftlinen ôf te bûgjen. En de ûnladen dieltsjes sille lâns de lineêre beweging bewege en skieden wurde. De films dy't mei dit strukturele apparaat taret binne, hawwe in hege hurdens, lege oerflakteruwheid, goede tichtens, unifoarme korrelgrutte en sterke adhesion oan 'e filmbasis. XPS-analyze lit sjen dat de oerflakhurdens fan ta-C-films dy't mei dit type apparaat bedekt binne, 56 GPa kin berikke, sadat it kromme struktuerapparaat de meast brûkte en effektive metoade is foar it fuortheljen fan grutte dieltsjes, mar de effisjinsje fan it doel-iontransport moat fierder ferbettere wurde. It 90° bûgde magnetyske filtraasjeapparaat is ien fan 'e meast brûkte kromme struktuerapparaten. Eksperiminten op it oerflakprofyl fan Ta-C-films litte sjen dat it oerflakprofyl fan in 360° bûgde magnetyske filtraasjeapparaat net folle feroaret yn ferliking mei in 90° bûgde magnetyske filtraasjeapparaat, sadat it effekt fan 90° bûgde magnetyske filtraasje foar grutte dieltsjes yn prinsipe berikt wurde kin. In 90° bûgde magnetyske filterapparaat hat benammen twa soarten struktueren: ien is in bûgde solenoïde pleatst yn 'e fakuümkeamer, en de oare wurdt bûten de fakuümkeamer pleatst, en it ferskil tusken har sit allinich yn 'e struktuer. De wurkdruk fan in 90° bûgde magnetyske filterapparaat is yn 'e oarder fan 10-2 Pa, en it kin brûkt wurde yn in breed skala oan tapassingen, lykas coating fan nitride, okside, amorfe koalstof, healgeleiderfilm en metaal- of net-metalen film.
De effisjinsje fan magnetyske filterapparaat
Omdat net alle grutte dieltsjes kinetyske enerzjy ferlieze kinne by trochgeande botsingen mei de muorre, sil in bepaald oantal grutte dieltsjes it substraat berikke fia de piipútgong. Dêrom hat in lang en smel magnetysk filterapparaat in hegere filtereffisjinsje fan grutte dieltsjes, mar op dit stuit sil it it ferlies fan doelioanen ferheegje en tagelyk de kompleksiteit fan 'e struktuer ferheegje. Dêrom is it garandearjen dat it magnetyske filterapparaat poerbêste grutte dieltsjesferwidering en hege effisjinsje fan iontransport hat in needsaaklike betingst foar multi-bôge-ioncoatingtechnology om in breed tapassingsperspektyf te hawwen by it ôfsetten fan hege prestaasjes tinne films. De wurking fan it magnetyske filterapparaat wurdt beynfloede troch de magnetyske fjildsterkte, bûgingsbias, meganyske baffle-iepening, bôgeboarnestroom en ynfalhoeke fan laden dieltsjes. Troch ridlike parameters fan it magnetyske filterapparaat yn te stellen, kin it filtereffekt fan grutte dieltsjes en de ionoerdrachteffisjinsje fan it doel effektyf ferbettere wurde.
Pleatsingstiid: 8 novimber 2022