បច្ចេកវិទ្យាច្រោះម៉ាញេទិក

ទ្រឹស្តីមូលដ្ឋាននៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក
យន្តការច្រោះនៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកសម្រាប់ភាគល្អិតធំៗនៅក្នុងធ្នឹមប្លាស្មាមានដូចខាងក្រោម៖
ដោយប្រើភាពខុសគ្នារវាងប្លាស្មា និងភាគល្អិតធំៗទាក់ទងនឹងបន្ទុក និងសមាមាត្របន្ទុកទៅនឹងម៉ាស់ មាន «របាំង» (ទាំងរបាំង ឬជញ្ជាំងបំពង់កោង) ដែលដាក់នៅចន្លោះស្រទាប់ខាងក្រោម និងផ្ទៃកាតូត ដែលរារាំងភាគល្អិតណាមួយដែលធ្វើចលនាជាបន្ទាត់ត្រង់រវាងកាតូត និងស្រទាប់ខាងក្រោម ខណៈដែលអ៊ីយ៉ុងអាចត្រូវបានបង្វែរដោយដែនម៉ាញេទិក ហើយឆ្លងកាត់ «របាំង» ទៅកាន់ស្រទាប់ខាងក្រោម។

គោលការណ៍ធ្វើការរបស់ឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក

នៅក្នុងដែនម៉ាញេទិក Pe<

Pe និង Pi គឺជាកាំ Larmor នៃអេឡិចត្រុង និងអ៊ីយ៉ុងរៀងៗខ្លួន ហើយ a គឺជាអង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុងនៃតម្រងម៉ាញេទិក។ អេឡិចត្រុងនៅក្នុងប្លាស្មាត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយកម្លាំង Lorentz ហើយវិលតាមអ័ក្សដែនម៉ាញេទិក ខណៈពេលដែលដែនម៉ាញេទិកមានឥទ្ធិពលតិចលើការចាប់ជាក្រុមរបស់អ៊ីយ៉ុងដោយសារតែភាពខុសគ្នារវាងអ៊ីយ៉ុង និងអេឡិចត្រុងនៅក្នុងកាំ Larmor។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីតាមអ័ក្សនៃឧបករណ៍តម្រងម៉ាញេទិក វានឹងទាក់ទាញអ៊ីយ៉ុងតាមបណ្តោយអ័ក្សសម្រាប់ចលនាបង្វិលដោយសារតែការផ្តោតអារម្មណ៍របស់វា និងដែនអគ្គិសនីអវិជ្ជមានខ្លាំង ហើយល្បឿនអេឡិចត្រុងធំជាងអ៊ីយ៉ុង ដូច្នេះអេឡិចត្រុងទាញអ៊ីយ៉ុងទៅមុខជានិច្ច ខណៈពេលដែលប្លាស្មាតែងតែនៅអព្យាក្រឹតស្ទើរតែអគ្គិសនី។ ភាគល្អិតធំៗមានអព្យាក្រឹតអគ្គិសនី ឬមានបន្ទុកអវិជ្ជមានបន្តិច ហើយគុណភាពធំជាងអ៊ីយ៉ុង និងអេឡិចត្រុង ជាទូទៅមិនរងផលប៉ះពាល់ដោយដែនម៉ាញេទិក និងចលនាលីនេអ៊ែរតាមនិចលភាពទេ ហើយនឹងត្រូវបានច្រោះចេញបន្ទាប់ពីប៉ះទង្គិចជាមួយជញ្ជាំងខាងក្នុងនៃឧបករណ៍។
ក្រោមមុខងាររួមបញ្ចូលគ្នានៃការពត់កោងនៃដែនម៉ាញេទិក និងការរសាត់ជម្រាល និងការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងអ៊ីយ៉ុង-អេឡិចត្រុង ប្លាស្មាអាចត្រូវបានបង្វែរនៅក្នុងឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក។ នៅក្នុង គំរូទ្រឹស្តីទូទៅដែលប្រើសព្វថ្ងៃនេះគឺគំរូលំហូរ Morozov និងគំរូរ៉ូទ័ររឹង Davidson ដែលមានលក្ខណៈពិសេសរួមដូចខាងក្រោម៖ មានដែនម៉ាញេទិកដែលធ្វើឱ្យអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីក្នុងលក្ខណៈវង់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង។
កម្លាំងនៃដែនម៉ាញេទិកដែលណែនាំចលនាអ័ក្សនៃប្លាស្មានៅក្នុងឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកគួរតែមានដូចខាងក្រោម៖

Mi, Vo និង Z គឺជាម៉ាស់អ៊ីយ៉ុង ល្បឿនដឹកជញ្ជូន និងចំនួនបន្ទុកដែលបានដឹករៀងៗខ្លួន។ a គឺជាអង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុងនៃតម្រងម៉ាញេទិក ហើយ e គឺជាបន្ទុកអេឡិចត្រុង។
គួរកត់សម្គាល់ថាអ៊ីយ៉ុងថាមពលខ្ពស់មួយចំនួនមិនអាចចងភ្ជាប់យ៉ាងពេញលេញដោយធ្នឹមអេឡិចត្រុងបានទេ។ ពួកវាអាចទៅដល់ជញ្ជាំងខាងក្នុងនៃតម្រងម៉ាញេទិក ដែលធ្វើឱ្យជញ្ជាំងខាងក្នុងមានសក្តានុពលវិជ្ជមាន ដែលវារារាំងអ៊ីយ៉ុងពីការបន្តទៅដល់ជញ្ជាំងខាងក្នុង និងកាត់បន្ថយការបាត់បង់ប្លាស្មា។
យោងទៅតាមបាតុភូតនេះ សម្ពាធលំអៀងវិជ្ជមានសមស្របមួយអាចត្រូវបានអនុវត្តទៅលើជញ្ជាំងនៃឧបករណ៍តម្រងម៉ាញេទិក ដើម្បីទប់ស្កាត់ការប៉ះទង្គិចគ្នានៃអ៊ីយ៉ុង ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុងគោលដៅ។

ការចាត់ថ្នាក់ឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក
(1) រចនាសម្ព័ន្ធលីនេអ៊ែរ។ ដែនម៉ាញេទិកដើរតួជាមគ្គុទ្ទេសក៍សម្រាប់លំហូរធ្នឹមអ៊ីយ៉ុង ដោយកាត់បន្ថយទំហំនៃចំណុចកាតូត និងសមាមាត្រនៃចង្កោមភាគល្អិតម៉ាក្រូស្កុប ខណៈពេលដែលបង្កើនការប៉ះទង្គិចគ្នានៅក្នុងប្លាស្មា ដែលជំរុញឱ្យមានការបំប្លែងភាគល្អិតអព្យាក្រឹតទៅជាអ៊ីយ៉ុង និងកាត់បន្ថយចំនួនចង្កោមភាគល្អិតម៉ាក្រូស្កុប និងកាត់បន្ថយចំនួនភាគល្អិតធំៗយ៉ាងឆាប់រហ័ស នៅពេលដែលកម្លាំងដែនម៉ាញេទិកកើនឡើង។ បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងវិធីសាស្ត្រថ្នាំកូតអ៊ីយ៉ុងពហុធ្នូធម្មតា ឧបករណ៍ដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធនេះយកឈ្នះលើការថយចុះគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃប្រសិទ្ធភាពដែលបណ្តាលមកពីវិធីសាស្ត្រផ្សេងទៀត និងអាចធានាបាននូវអត្រាដាក់ខ្សែភាពយន្តថេរជាមូលដ្ឋាន ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយចំនួនភាគល្អិតធំៗប្រហែល 60%។
(2) រចនាសម្ព័ន្ធប្រភេទខ្សែកោង។ ទោះបីជារចនាសម្ព័ន្ធមានទម្រង់ផ្សេងៗគ្នាក៏ដោយ ប៉ុន្តែគោលការណ៍ជាមូលដ្ឋានគឺដូចគ្នា។ ប្លាស្មាផ្លាស់ទីក្រោមមុខងាររួមបញ្ចូលគ្នានៃដែនម៉ាញេទិក និងដែនអគ្គិសនី ហើយដែនម៉ាញេទិកត្រូវបានប្រើដើម្បីកំណត់ និងគ្រប់គ្រងប្លាស្មាដោយមិនបង្វែរចលនាតាមទិសដៅនៃបន្ទាត់កម្លាំងម៉ាញេទិក។ ហើយភាគល្អិតដែលមិនមានបន្ទុកនឹងផ្លាស់ទីតាមបណ្តោយលីនេអ៊ែរ ហើយត្រូវបានបំបែក។ ខ្សែភាពយន្តដែលរៀបចំដោយឧបករណ៍រចនាសម្ព័ន្ធនេះមានភាពរឹងខ្ពស់ ភាពរដុបលើផ្ទៃទាប ដង់ស៊ីតេល្អ ទំហំគ្រាប់ធញ្ញជាតិឯកសណ្ឋាន និងការស្អិតជាប់នៃមូលដ្ឋានខ្សែភាពយន្តខ្លាំង។ ការវិភាគ XPS បង្ហាញថា ភាពរឹងលើផ្ទៃនៃខ្សែភាពយន្ត ta-C ដែលស្រោបដោយឧបករណ៍ប្រភេទនេះអាចឈានដល់ 56 GPa ដូច្នេះឧបករណ៍រចនាសម្ព័ន្ធកោងគឺជាវិធីសាស្ត្រដែលប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយ និងមានប្រសិទ្ធភាពបំផុតសម្រាប់ការដកយកភាគល្អិតធំៗចេញ ប៉ុន្តែប្រសិទ្ធភាពដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុងគោលដៅត្រូវការកែលម្អបន្ថែមទៀត។ ឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកពត់ 90° គឺជាឧបករណ៍រចនាសម្ព័ន្ធកោងមួយក្នុងចំណោមឧបករណ៍រចនាសម្ព័ន្ធកោងដែលប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុត។ ការពិសោធន៍លើទម្រង់ផ្ទៃនៃខ្សែភាពយន្ត Ta-C បង្ហាញថាទម្រង់ផ្ទៃនៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកពត់ 360° មិនមានការផ្លាស់ប្តូរច្រើនទេបើប្រៀបធៀបជាមួយឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកពត់ 90° ដូច្នេះឥទ្ធិពលនៃការច្រោះម៉ាញេទិកពត់ 90° សម្រាប់ភាគល្អិតធំៗអាចសម្រេចបានជាមូលដ្ឋាន។ ឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកពត់ 90° ភាគច្រើនមានរចនាសម្ព័ន្ធពីរប្រភេទ៖ មួយគឺជាសូលីណូអ៊ីតពត់ដែលដាក់នៅក្នុងបន្ទប់បូមធូលី និងមួយទៀតត្រូវបានដាក់នៅខាងក្រៅបន្ទប់បូមធូលី ហើយភាពខុសគ្នារវាងពួកវាគឺមានតែនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធប៉ុណ្ណោះ។ សម្ពាធការងាររបស់ឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកពត់ 90° គឺស្ថិតនៅក្នុងលំដាប់ 10-2Pa ហើយវាអាចត្រូវបានប្រើក្នុងកម្មវិធីជាច្រើនដូចជាថ្នាំកូតនីទ្រីត អុកស៊ីដ កាបូនអាម៉ូហ្វូស ខ្សែភាពយន្តស៊ីមីកុងដុកទ័រ និងខ្សែភាពយន្តដែក ឬមិនមែនលោហៈ។

ប្រសិទ្ធភាពនៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក
ដោយសារតែភាគល្អិតធំៗទាំងអស់មិនអាចបាត់បង់ថាមពលចលនានៅក្នុងការប៉ះទង្គិចជាបន្តបន្ទាប់ជាមួយជញ្ជាំងនោះទេ ចំនួនភាគល្អិតធំៗមួយចំនួននឹងទៅដល់ស្រទាប់ខាងក្រោមតាមរយៈច្រកចេញបំពង់។ ដូច្នេះ ឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកវែង និងតូចចង្អៀតមានប្រសិទ្ធភាពច្រោះភាគល្អិតធំៗខ្ពស់ជាង ប៉ុន្តែនៅពេលនេះវានឹងបង្កើនការបាត់បង់អ៊ីយ៉ុងគោលដៅ ហើយក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះបង្កើនភាពស្មុគស្មាញនៃរចនាសម្ព័ន្ធ។ ដូច្នេះ ការធានាថាឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកមានការដកយកភាគល្អិតធំៗដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់នៃការដឹកជញ្ជូនអ៊ីយ៉ុង គឺជាតម្រូវការជាមុនចាំបាច់សម្រាប់បច្ចេកវិទ្យាថ្នាំកូតអ៊ីយ៉ុងពហុធ្នូ ដើម្បីមានលទ្ធភាពអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការដាក់ខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានដំណើរការខ្ពស់។ ប្រតិបត្តិការនៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិកត្រូវបានប៉ះពាល់ដោយកម្លាំងដែនម៉ាញេទិក ភាពលំអៀងពត់កោង រន្ធរបាំងមេកានិច ចរន្តប្រភពធ្នូ និងមុំនៃភាគល្អិតដែលមានបន្ទុក។ ដោយការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រសមហេតុផលនៃឧបករណ៍ច្រោះម៉ាញេទិក ប្រសិទ្ធភាពច្រោះនៃភាគល្អិតធំៗ និងប្រសិទ្ធភាពផ្ទេរអ៊ីយ៉ុងរបស់គោលដៅអាចត្រូវបានកែលម្អប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។