បច្ចេកវិទ្យាតម្រងម៉ាញេទិក

ទ្រឹស្តីជាមូលដ្ឋាននៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក
យន្តការចម្រោះនៃឧបករណ៍ចម្រោះមេដែកសម្រាប់ភាគល្អិតធំនៅក្នុងធ្នឹមប្លាស្មាមានដូចខាងក្រោម៖
ដោយប្រើភាពខុសគ្នារវាងប្លាស្មា និងភាគល្អិតធំនៅក្នុងបន្ទុក និងសមាមាត្របន្ទុកទៅម៉ាស់ មាន "របាំង" (ទាំងជញ្ជាំងបំពង់ ឬជញ្ជាំងបំពង់កោង) ដាក់រវាងស្រទាប់ខាងក្រោម និងផ្ទៃ cathode ដែលរារាំងភាគល្អិតណាមួយដែលផ្លាស់ទីក្នុងបន្ទាត់ត្រង់រវាង cathode និងស្រទាប់ខាងក្រោម ខណៈពេលដែលអ៊ីយ៉ុងអាចត្រូវបានផ្លាតចេញ និងឆ្លងកាត់វាលម៉ាញេទិក។

គោលការណ៍ការងារនៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក

នៅក្នុងដែនម៉ាញេទិក Pe<

Pe និង Pi គឺជាកាំរស្មី Larmor នៃអេឡិចត្រុង និងអ៊ីយ៉ុងរៀងៗខ្លួន ហើយ a គឺជាអង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុងនៃតម្រងម៉ាញេទិក។ អេឡិចត្រុងនៅក្នុងប្លាស្មាត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយកម្លាំង Lorentz និងបង្វិលតាមបណ្តោយវាលម៉ាញេទិកតាមអ័ក្ស ខណៈពេលដែលវាលម៉ាញេទិកមានឥទ្ធិពលតិចលើការចង្កោមរបស់អ៊ីយ៉ុង ដោយសារភាពខុសគ្នារវាងអ៊ីយ៉ុង និងអេឡិចត្រុងនៅក្នុងកាំឡាម័រ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលចលនាអេឡិចត្រុងតាមអ័ក្សនៃឧបករណ៍តម្រងម៉ាញេទិក វានឹងទាក់ទាញអ៊ីយ៉ុងតាមអ័ក្សសម្រាប់ចលនារង្វិល ដោយសារតែការផ្តោតអារម្មណ៍របស់វា និងវាលអគ្គិសនីអវិជ្ជមានខ្លាំង ហើយល្បឿនអេឡិចត្រុងគឺធំជាងអ៊ីយ៉ុង ដូច្នេះអេឡិចត្រុងទាញអ៊ីយ៉ុងទៅមុខជានិច្ច ខណៈពេលដែលប្លាស្មាតែងតែនៅពាក់កណ្តាលអព្យាក្រឹតអគ្គិសនី។ ភាគល្អិតធំគឺអព្យាក្រឹតអគ្គិសនី ឬមានបន្ទុកអវិជ្ជមានបន្តិច ហើយគុណភាពមានទំហំធំជាងអ៊ីយ៉ុង និងអេឡិចត្រុង ជាទូទៅមិនប៉ះពាល់ដោយដែនម៉ាញេទិក និងចលនាលីនេអ៊ែរតាមបណ្តោយនិចលភាព ហើយនឹងត្រូវបានច្រោះចេញបន្ទាប់ពីការប៉ះទង្គិចជាមួយជញ្ជាំងខាងក្នុងនៃឧបករណ៍។
នៅក្រោមមុខងាររួមបញ្ចូលគ្នានៃកោងនៃវាលម៉ាញេទិកពត់កោង និងជម្រាលជម្រាល និងការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងអ៊ីយ៉ុង-អេឡិចត្រុង ប្លាស្មាអាចត្រូវបានផ្លាតនៅក្នុងឧបករណ៍បន្សុទ្ធម៉ាញេទិក។ នៅក្នុងគំរូទ្រឹស្ដីទូទៅដែលប្រើសព្វថ្ងៃនេះគឺគំរូ Morozov flux និងគំរូ rotor rigid Davidson ដែលមានលក្ខណៈពិសេសដូចខាងក្រោម: មានវាលម៉ាញេទិកដែលធ្វើឱ្យអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីក្នុងលក្ខណៈ helical យ៉ាងតឹងរឹង។
កម្លាំងនៃវាលម៉ាញេទិកដែលដឹកនាំចលនាអ័ក្សនៃប្លាស្មានៅក្នុងឧបករណ៍ចម្រោះម៉ាញេទិកគួរតែមានដូចជា៖

Mi, Vo និង Z គឺជាម៉ាស់អ៊ីយ៉ុង ល្បឿនដឹកជញ្ជូន និងចំនួននៃការចោទប្រកាន់រៀងៗខ្លួន។ a គឺជាអង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុងនៃតម្រងម៉ាញេទិក ហើយ e គឺជាបន្ទុកអេឡិចត្រុង។
គួរកត់សំគាល់ថា អ៊ីយ៉ុងថាមពលខ្ពស់មួយចំនួនមិនអាចចងបានពេញលេញដោយធ្នឹមអេឡិចត្រុងទេ។ ពួកវាអាចទៅដល់ជញ្ជាំងខាងក្នុងនៃតម្រងម៉ាញេទិក ធ្វើឱ្យជញ្ជាំងខាងក្នុងមានសក្តានុពលវិជ្ជមាន ដែលរារាំងអ៊ីយ៉ុងមិនឱ្យបន្តទៅដល់ជញ្ជាំងខាងក្នុង និងកាត់បន្ថយការបាត់បង់ប្លាស្មា។
យោងតាមបាតុភូតនេះ សម្ពាធលំអៀងវិជ្ជមានសមស្របអាចត្រូវបានអនុវត្តទៅជញ្ជាំងនៃឧបករណ៍តម្រងម៉ាញេទិកដើម្បីរារាំងការប៉ះទង្គិចនៃអ៊ីយ៉ុងដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុងគោលដៅ។

ចំណាត់ថ្នាក់នៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក
(1) រចនាសម្ព័ន្ធលីនេអ៊ែរ។ វាលម៉ាញេទិកដើរតួជាមគ្គុទ្ទេសក៍សម្រាប់លំហូរនៃធ្នឹមអ៊ីយ៉ុង កាត់បន្ថយទំហំនៃចំណុច cathode និងសមាមាត្រនៃចង្កោមភាគល្អិតម៉ាក្រូស្កូប ខណៈពេលដែលបង្កើនការប៉ះទង្គិចគ្នានៅក្នុងប្លាស្មា ជំរុញឱ្យមានការបំប្លែងភាគល្អិតអព្យាក្រឹតទៅជាអ៊ីយ៉ុង និងកាត់បន្ថយចំនួននៃចង្កោមភាគល្អិតម៉ាក្រូស្កូប និងកាត់បន្ថយភាពខ្លាំងនៃភាគល្អិតម៉ាក្រូ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងវិធីសាស្រ្តថ្នាំកូតអ៊ីយ៉ុងពហុធ្នូធម្មតា ឧបករណ៍ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធនេះយកឈ្នះលើការថយចុះនៃប្រសិទ្ធភាពដែលបណ្តាលមកពីវិធីសាស្រ្តផ្សេងទៀត ហើយអាចធានាបាននូវអត្រានៃការបញ្ចេញខ្សែភាពយន្តថេរ ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយចំនួនភាគល្អិតធំប្រហែល 60% ។
(2) រចនាសម្ព័ន្ធប្រភេទកោង។ ទោះបីជារចនាសម្ព័ន្ធមានទម្រង់ផ្សេងៗគ្នា ប៉ុន្តែគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋានគឺដូចគ្នា។ ប្លាស្មាផ្លាស់ទីក្រោមមុខងាររួមនៃដែនម៉ាញេទិច និងវាលអគ្គិសនី ហើយវាលម៉ាញេទិកត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្ខាំង និងគ្រប់គ្រងប្លាស្មាដោយមិនបន្ទោរបង់ចលនាតាមទិសដៅនៃបន្ទាត់កម្លាំងម៉ាញេទិក។ ហើយ​ភាគល្អិត​ដែល​មិន​បញ្ចេញ​ថាមពល​នឹង​ធ្វើ​ចលនា​តាម​លីនេអ៊ែរ ហើយ​ត្រូវ​បំបែក​ចេញ។ ខ្សែភាពយន្តដែលរៀបចំដោយឧបករណ៍រចនាសម្ព័ន្ធនេះមានភាពរឹងខ្ពស់ ភាពរដុបលើផ្ទៃទាប ដង់ស៊ីតេល្អ ទំហំគ្រាប់ធញ្ញជាតិដូចគ្នា និងការស្អិតជាប់មូលដ្ឋានខ្សែភាពយន្តដ៏រឹងមាំ។ ការវិភាគ XPS បង្ហាញថាភាពរឹងនៃផ្ទៃនៃខ្សែភាពយន្ត ta-C ដែលស្រោបដោយឧបករណ៍ប្រភេទនេះអាចឈានដល់ 56 GPa ដូច្នេះឧបករណ៍រចនាសម្ព័ន្ធកោងគឺជាវិធីសាស្ត្រដែលប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយ និងមានប្រសិទ្ធភាពបំផុតសម្រាប់ការដកភាគល្អិតធំចេញ ប៉ុន្តែប្រសិទ្ធភាពនៃការដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុងគោលដៅត្រូវកែលម្អបន្ថែមទៀត។ ឧបករណ៍បន្សុទ្ធម៉ាញេទិកពត់ 90° គឺជាឧបករណ៍រចនាសម្ព័ន្ធកោងមួយដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុត។ ការពិសោធន៍លើទម្រង់ផ្ទៃនៃខ្សែភាពយន្ត Ta-C បង្ហាញថាទម្រង់ផ្ទៃនៃឧបករណ៍បន្សុទ្ធម៉ាញេទិកពត់ 360° មិនផ្លាស់ប្តូរច្រើនទេបើប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍បន្សុទ្ធម៉ាញ៉េទិចពត់ 90° ដូច្នេះឥទ្ធិពលនៃតម្រងម៉ាញ៉េទិចពត់ 90° សម្រាប់ភាគល្អិតធំអាចសម្រេចបានជាមូលដ្ឋាន។ ឧបករណ៍បន្សុទ្ធម៉ាញ៉េទិចពត់ 90° ភាគច្រើនមានរចនាសម្ព័ន្ធពីរប្រភេទ៖ មួយគឺសូលុយស្យុងពត់ដែលដាក់នៅក្នុងបន្ទប់ខ្វះចន្លោះ ហើយមួយទៀតត្រូវបានដាក់ចេញពីបន្ទប់ខ្វះចន្លោះ ហើយភាពខុសគ្នារវាងពួកវាគឺមានតែនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធប៉ុណ្ណោះ។ សម្ពាធការងាររបស់ឧបករណ៍បន្សុទ្ធម៉ាញេទិចពត់ 90° គឺស្ថិតនៅក្នុងលំដាប់ 10-2Pa ហើយវាអាចប្រើបានក្នុងកម្មវិធីជាច្រើនដូចជា ថ្នាំកូតនីត្រាត អុកស៊ីដ អាម៉ូញ៉ូមកាបូន ខ្សែភាពយន្ត semiconductor និងខ្សែភាពយន្តលោហៈ ឬមិនមែនលោហធាតុ។

ប្រសិទ្ធភាពនៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក
ដោយសារមិនមែនគ្រប់ភាគល្អិតធំៗទាំងអស់អាចបាត់បង់ថាមពលកលល្បិចក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នាជាបន្តជាមួយជញ្ជាំងនោះទេ ចំនួនជាក់លាក់នៃភាគល្អិតធំនឹងទៅដល់ស្រទាប់ខាងក្រោមតាមរយៈរន្ធបំពង់។ ដូច្នេះឧបករណ៍ចម្រោះម៉ាញេទិកវែងនិងតូចចង្អៀតមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់នៃការច្រោះនៃភាគល្អិតធំប៉ុន្តែនៅពេលនេះវានឹងបង្កើនការបាត់បង់អ៊ីយ៉ុងគោលដៅហើយក្នុងពេលតែមួយបង្កើនភាពស្មុគស្មាញនៃរចនាសម្ព័ន្ធ។ ដូច្នេះ ការធានាថាឧបករណ៍ចម្រោះម៉ាញេទិកមានការដកភាគល្អិតដ៏ធំល្អឥតខ្ចោះ និងប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់នៃការដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុង គឺជាតម្រូវការជាមុនចាំបាច់សម្រាប់បច្ចេកវិជ្ជាថ្នាំកូតអ៊ីយ៉ុងពហុធ្នូ ដើម្បីមានលទ្ធភាពប្រើប្រាស់ទូលំទូលាយក្នុងការដាក់ខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានដំណើរការខ្ពស់។ ប្រតិបត្តិការរបស់ឧបករណ៍ចម្រោះម៉ាញេទិកត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយកម្លាំងនៃដែនម៉ាញេទិក ភាពលំអៀងពត់កោង ជំរៅមេកានិក ចរន្តប្រភពធ្នូ និងមុំឧប្បត្តិហេតុនៃភាគល្អិតដែលបានចោទប្រកាន់។ តាមរយៈការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រសមហេតុផលនៃឧបករណ៍ចម្រោះម៉ាញេទិក ប្រសិទ្ធភាពនៃការច្រោះនៃភាគល្អិតធំ និងប្រសិទ្ធភាពនៃការផ្ទេរអ៊ីយ៉ុងនៃគោលដៅអាចត្រូវបានកែលម្អយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។