ເຕັກໂນໂລຊີການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກ

ທິດສະດີພື້ນຖານຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກ
ກົນໄກການກັ່ນຕອງຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກສໍາລັບອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນ beam plasma ແມ່ນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
ການນໍາໃຊ້ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງ plasma ແລະ particles ຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນຄວາມຮັບຜິດຊອບແລະອັດຕາສ່ວນຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕໍ່ມະຫາຊົນ, ມີ "ສິ່ງກີດຂວາງ" (ບໍ່ວ່າຈະເປັນ baffle ຫຼືກໍາແພງທໍ່ໂຄ້ງ) ວາງລະຫວ່າງ substrate ແລະຫນ້າ cathode, ເຊິ່ງຕັນອະນຸພາກທີ່ເຄື່ອນຍ້າຍໃນເສັ້ນຊື່ລະຫວ່າງ cathode ແລະ substrate ໄດ້, ໃນຂະນະທີ່ ions ສາມາດ deflected ແລະຜ່ານພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກໄດ້.

ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງສະນະແມ່ເຫຼັກ

ໃນພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ, Pe<

Pe ແລະ Pi ແມ່ນ radii Larmor ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແລະ ions ຕາມລໍາດັບ, ແລະ a ແມ່ນເສັ້ນຜ່າກາງພາຍໃນຂອງການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກ. ອິເລັກຕອນໃນ plasma ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຜົນບັງຄັບໃຊ້ Lorentz ແລະ spin ຕາມສະຫນາມແມ່ເຫຼັກຕາມແກນ, ໃນຂະນະທີ່ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກມີຜົນກະທົບຫນ້ອຍລົງໃນກຸ່ມຂອງ ions ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງ ions ແລະເອເລັກໂຕຣນິກໃນລັດສະຫມີ Larmor. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນເວລາທີ່ການເຄື່ອນໄຫວຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຕາມແກນຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງສະນະແມ່ເຫຼັກ, ມັນຈະດຶງດູດ ions ຕາມແກນສໍາລັບການເຄື່ອນທີ່ rotational ເນື່ອງຈາກຈຸດສຸມຂອງຕົນແລະພາກສະຫນາມໄຟຟ້າທາງລົບທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ແລະຄວາມໄວຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ ion, ດັ່ງນັ້ນເອເລັກໂຕຣນິກສະເຫມີດຶງ ion ໄປຂ້າງຫນ້າ, ໃນຂະນະທີ່ plasma ສະເຫມີ quasi-electrically neutral. ອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ແມ່ນເປັນກາງໄຟຟ້າຫຼືຄິດຄ່າທໍານຽມທາງລົບເລັກນ້ອຍ, ແລະມີຄຸນນະພາບຫຼາຍກ່ວາ ions ແລະເອເລັກໂຕຣນິກ, ໂດຍພື້ນຖານແລ້ວບໍ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກແລະການເຄື່ອນໄຫວ linear ຕາມ inertia, ແລະຈະຖືກກັ່ນຕອງອອກຫຼັງຈາກ collision ກັບກໍາແພງພາຍໃນຂອງອຸປະກອນ.
ພາຍໃຕ້ການທໍາງານລວມຂອງ curvature ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກແລະ gradient drift ແລະ collisions ion-ເອເລັກໂຕຣນິກ, plasma ສາມາດ deflected ໃນອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກ. ໃນຕົວແບບທິດສະດີທົ່ວໄປທີ່ໃຊ້ໃນມື້ນີ້ແມ່ນຮູບແບບ Morozov flux ແລະແບບຈໍາລອງ rotor rigid Davidson, ເຊິ່ງມີລັກສະນະທົ່ວໄປດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້: ມີພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກທີ່ເຮັດໃຫ້ເອເລັກໂຕຣນິກເຄື່ອນທີ່ໃນລັກສະນະ helical ຢ່າງເຂັ້ມງວດ.
ຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກນໍາພາການເຄື່ອນໄຫວຕາມແກນຂອງ plasma ໃນອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກຄວນຈະເປັນດັ່ງນີ້:

Mi, Vo, ແລະ Z ແມ່ນມະຫາຊົນ ion, ຄວາມໄວການຂົນສົ່ງ, ແລະຈໍານວນຂອງຄ່າບໍລິການຕາມລໍາດັບ. a ແມ່ນເສັ້ນຜ່າສູນກາງພາຍໃນຂອງຕົວກອງແມ່ເຫຼັກ, ແລະ e ແມ່ນຄ່າໄຟຟ້າ.
ຄວນສັງເກດວ່າບາງ ion ພະລັງງານທີ່ສູງກວ່າບໍ່ສາມາດຖືກຜູກມັດຢ່າງເຕັມສ່ວນໂດຍລໍາແສງເອເລັກໂຕຣນິກ. ພວກເຂົາເຈົ້າອາດຈະສາມາດບັນລຸກໍາແພງຫີນພາຍໃນຂອງຕົວກອງແມ່ເຫຼັກ, ເຮັດໃຫ້ກໍາແພງພາຍໃນມີທ່າແຮງໃນທາງບວກ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຍັບຍັ້ງ ions ຈາກການສືບຕໍ່ໄປຫາກໍາແພງພາຍໃນແລະຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍຂອງ plasma.
ອີງຕາມປະກົດການນີ້, ຄວາມກົດດັນອະຄະຕິໃນທາງບວກທີ່ເຫມາະສົມສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ກັບກໍາແພງຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກເພື່ອຍັບຍັ້ງການ collision ຂອງ ions ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບການຂົນສົ່ງ ion ເປົ້າຫມາຍ.

ການຈັດປະເພດຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງສະນະແມ່ເຫຼັກ
(1​) ໂຄງ​ປະ​ກອບ​ການ​ເສັ້ນ​. ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນຄໍາແນະນໍາສໍາລັບການໄຫຼຂອງ beam ion, ການຫຼຸດຜ່ອນຂະຫນາດຂອງຈຸດ cathode ແລະອັດຕາສ່ວນຂອງກຸ່ມອະນຸພາກ macroscopic, ໃນຂະນະທີ່ intensifying ການ collision ພາຍໃນ plasma ໄດ້, prompting ຂອງການປ່ຽນແປງຂອງອະນຸພາກທີ່ເປັນກາງເປັນ ions ແລະຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນຂອງກຸ່ມອະນຸພາກ macroscopic, ແລະມີຄວາມເຂັ້ມແຂງຢ່າງໄວວາການຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນຂອງ particles ພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບວິທີການເຄືອບ ion multi-arc ແບບດັ້ງເດີມ, ອຸປະກອນທີ່ມີໂຄງສ້າງນີ້ເອົາຊະນະການຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງປະສິດທິພາບທີ່ເກີດຈາກວິທີການອື່ນໆແລະສາມາດຮັບປະກັນອັດຕາການຕົກຄ້າງຂອງຮູບເງົາຄົງທີ່ໃນຂະນະທີ່ຫຼຸດຜ່ອນຈໍານວນອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ປະມານ 60%.
(2) ໂຄງສ້າງປະເພດເສັ້ນໂຄ້ງ. ເຖິງແມ່ນວ່າໂຄງສ້າງມີຮູບແບບຕ່າງໆ, ແຕ່ຫຼັກການພື້ນຖານແມ່ນຄືກັນ. plasma ເຄື່ອນຍ້າຍພາຍໃຕ້ການທໍາງານລວມຂອງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກແລະພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ, ແລະພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຈໍາກັດແລະຄວບຄຸມ plasma ໂດຍບໍ່ມີການ deflecting ການເຄື່ອນໄຫວຕາມທິດທາງຂອງສາຍແຮງແມ່ເຫຼັກ. ແລະອະນຸພາກ uncharged ຈະຍ້າຍອອກໄປຕາມເສັ້ນແລະຖືກແຍກອອກ. ຮູບເງົາທີ່ກະກຽມໂດຍອຸປະກອນໂຄງສ້າງນີ້ມີຄວາມແຂງສູງ, ຄວາມຫຍາບຂອງຫນ້າດິນຕ່ໍາ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນທີ່ດີ, ຂະຫນາດເມັດພືດທີ່ເປັນເອກະພາບ, ແລະການຍຶດຫມັ້ນຂອງຖານຮູບເງົາທີ່ເຂັ້ມແຂງ. ການວິເຄາະ XPS ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມແຂງຂອງພື້ນຜິວຂອງຮູບເງົາ ta-C ທີ່ເຄືອບດ້ວຍອຸປະກອນປະເພດນີ້ສາມາດບັນລຸ 56 GPa, ດັ່ງນັ້ນອຸປະກອນໂຄງສ້າງໂຄ້ງແມ່ນວິທີການທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງແລະມີປະສິດທິພາບທີ່ສຸດສໍາລັບການກໍາຈັດອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່, ແຕ່ປະສິດທິພາບການຂົນສົ່ງ ion ເປົ້າຫມາຍຕ້ອງໄດ້ຮັບການປັບປຸງຕື່ມອີກ. ອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກໂຄ້ງ 90° ແມ່ນຫນຶ່ງໃນອຸປະກອນໂຄງສ້າງໂຄ້ງທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດ. ການທົດລອງໃນດ້ານຂອງຮູບເງົາ Ta-C ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໂຄງສ້າງດ້ານຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງສະນະແມ່ເຫຼັກ 360 °ໂຄ້ງບໍ່ປ່ຽນແປງຫຼາຍເມື່ອປຽບທຽບກັບອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກ 90 °ໂຄ້ງ, ດັ່ງນັ້ນຜົນກະທົບຂອງການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກ 90 °ໂຄ້ງສໍາລັບອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍພື້ນຖານ. ອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກໂຄ້ງ 90° ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມີສອງປະເພດຂອງໂຄງສ້າງ: ອັນຫນຶ່ງແມ່ນ solenoid ໂຄ້ງທີ່ວາງຢູ່ໃນຫ້ອງສູນຍາກາດ, ແລະອີກອັນຫນຶ່ງຖືກວາງອອກຈາກຫ້ອງສູນຍາກາດ, ແລະຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງພວກມັນແມ່ນພຽງແຕ່ຢູ່ໃນໂຄງສ້າງເທົ່ານັ້ນ. ຄວາມກົດດັນການເຮັດວຽກຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງສະນະແມ່ເຫຼັກໂຄ້ງ 90 °ແມ່ນຢູ່ໃນຄໍາສັ່ງຂອງ 10-2Pa, ແລະມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນຂອບເຂດກ້ວາງຂອງການນໍາໃຊ້, ເຊັ່ນ nitride ເຄືອບ, oxide, ກາກບອນ amorphous, ຮູບເງົາ semiconductor ແລະໂລຫະຫຼືຮູບເງົາທີ່ບໍ່ແມ່ນໂລຫະ.

ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງສະນະແມ່ເຫຼັກ
ເນື່ອງຈາກວ່າບໍ່ມີອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ທັງຫມົດສາມາດສູນເສຍພະລັງງານ kinetic ໃນການ collision ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງກັບກໍາແພງຫີນ, ຈໍານວນທີ່ແນ່ນອນຂອງອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ຈະໄປເຖິງ substrate ຜ່ານທໍ່ອອກ. ດັ່ງນັ້ນ, ອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກຍາວແລະແຄບມີປະສິດທິພາບການຕອງສູງຂອງອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່, ແຕ່ໃນເວລານີ້ມັນຈະເພີ່ມການສູນເສຍ ions ເປົ້າຫມາຍແລະໃນເວລາດຽວກັນເພີ່ມຄວາມສັບສົນຂອງໂຄງສ້າງ. ດັ່ງນັ້ນ, ການຮັບປະກັນວ່າອຸປະກອນການກັ່ນຕອງສະນະແມ່ເຫຼັກມີການກໍາຈັດອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ດີເລີດແລະປະສິດທິພາບສູງຂອງການຂົນສົ່ງ ion ແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນ prerequisite ສໍາລັບເຕັກໂນໂລຊີການເຄືອບ ion ຫຼາຍ arc ມີຄວາມສົດໃສດ້ານຄໍາຮ້ອງສະຫມັກກ້ວາງໃນການຝາກຮູບເງົາບາງປະສິດທິພາບສູງ. ການດໍາເນີນງານຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກຄວາມເຂັ້ມແຂງຂອງພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ, bias ງໍ, aperture baffle ກົນຈັກ, arc ແຫຼ່ງໃນປະຈຸບັນແລະຄ່າບໍລິການ particle incidence angle. ໂດຍກໍານົດຕົວກໍານົດການທີ່ສົມເຫດສົມຜົນຂອງອຸປະກອນການກັ່ນຕອງແມ່ເຫຼັກ, ຜົນກະທົບການກັ່ນຕອງຂອງອະນຸພາກຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະປະສິດທິພາບການໂອນ ion ຂອງເປົ້າຫມາຍສາມາດໄດ້ຮັບການປັບປຸງປະສິດທິພາບ.