Соронзон шүүлтүүрийн технологи

Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн үндсэн онол
Плазмын цацраг дахь том тоосонцорыг соронзон шүүлтүүрээр шүүх механизм нь дараах байдалтай байна.
Цэнэг болон цэнэгийн массын харьцаа ба плазмын том хэсгүүдийн ялгааг ашиглан субстрат ба катодын гадаргуугийн хооронд "хаалт" (хаалт эсвэл муруй хоолойн хана) байрлуулсан бөгөөд энэ нь катод ба субстратын хооронд шулуун шугамаар хөдөлж буй аливаа тоосонцорыг хааж, харин ионууд нь соронзон орны нөлөөгөөр хазайж, субстратаар дамжин өнгөрдөг.

Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн ажиллах зарчим

Соронзон талбарт Pe<

Pe болон Pi нь электрон ба ионуудын Ларморын радиус бөгөөд a нь соронзон шүүлтүүрийн дотоод диаметр юм. Плазм дахь электронууд Лоренцын хүчээр нөлөөлж, соронзон орны дагуу тэнхлэгийн дагуу эргэлддэг бол соронзон орон нь Ларморын радиус дахь ион ба электронуудын ялгаанаас болж ионуудын бөөгнөрөлд бага нөлөө үзүүлдэг. Гэсэн хэдий ч соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн тэнхлэгийн дагуу электрон хөдөлгөөн хийх үед энэ нь түүний фокус ба хүчтэй сөрөг цахилгаан талбайн улмаас эргэлтийн хөдөлгөөнд зориулж тэнхлэгийн дагуу ионуудыг татах бөгөөд электрон хурд нь ионоос их байдаг тул электрон нь ионыг байнга урагш татаж байдаг бол плазм нь бараг цахилгааны хувьд төвийг сахисан хэвээр байна. Том бөөмс нь цахилгаан саармаг буюу бага зэрэг сөрөг цэнэгтэй, чанар нь ион ба электронуудаас хамаагүй том, үндсэндээ соронзон орон болон инерцийн дагуух шугаман хөдөлгөөнд нөлөөлдөггүй бөгөөд төхөөрөмжийн дотоод ханатай мөргөлдсөний дараа шүүгдэх болно.
Гулзайлтын соронзон орны муруйлт ба градиентийн шилжилт ба ион-электрон мөргөлдөөний хосолсон функцын дор плазмыг соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжид хазайлгах боломжтой. Морозовын урсгалын загвар ба Дэвидсоны хатуу роторын загвар нь өнөөдөр ашиглагдаж буй онолын нийтлэг загварууд бөгөөд эдгээр нь дараахь нийтлэг шинж чанартай байдаг: электронуудыг хатуу мушгиа хэлбэрээр хөдөлгөдөг соронзон орон байдаг.
Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж дэх плазмын тэнхлэгийн хөдөлгөөнийг чиглүүлдэг соронзон орны хүч нь дараахь байдалтай байх ёстой.

Mi, Vo, Z нь ионы масс, тээвэрлэлтийн хурд, зөөвөрлөгдсөн цэнэгийн тоо юм. a нь соронзон шүүлтүүрийн дотоод диаметр, e нь электрон цэнэг юм.
Зарим өндөр энергийн ионууд электрон цацрагт бүрэн холбогдож чадахгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тэд соронзон шүүлтүүрийн дотоод хананд хүрч, дотоод ханыг эерэг потенциалтай болгож, улмаар ионууд дотоод хананд хүрэхийг саатуулж, плазмын алдагдлыг бууруулдаг.
Энэ үзэгдлийн дагуу зорилтот ионы тээвэрлэлтийн үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд ионуудын мөргөлдөөнийг дарангуйлах зорилгоор соронзон шүүлтүүр төхөөрөмжийн хананд тохирох эерэг хэвийсэн даралтыг хэрэглэж болно.

Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн ангилал
(1) Шугаман бүтэц. Соронзон орон нь ионы цацрагийн урсгалд чиглүүлэгч болж, катодын цэгийн хэмжээ болон макроскопийн бөөмийн бөөгнөрөлүүдийн эзлэх хувь хэмжээг бууруулж, плазмын доторх мөргөлдөөнийг эрчимжүүлж, төвийг сахисан бөөмсийг ион болгон хувиргаж, макроскоп бөөмсийн тоог бууруулж, бөөмсийн бөөмийн хүчийг хурдацтай бууруулж, соронзон орны тоо, хүчийг ихэсгэдэг. нэмэгддэг. Уламжлалт олон нуман ион бүрэх аргатай харьцуулахад энэхүү бүтэцтэй төхөөрөмж нь бусад аргуудаас үүдэлтэй үр ашгийн мэдэгдэхүйц бууралтыг даван туулж, том хэсгүүдийн тоог 60% -иар бууруулж, үндсэндээ тогтмол хальс хуримтлуулах хурдыг хангаж чадна.
(2) Муруй хэлбэрийн бүтэц. Хэдийгээр бүтэц нь янз бүрийн хэлбэртэй боловч үндсэн зарчим нь ижил байдаг. Плазм нь соронзон орон ба цахилгаан талбайн хосолсон үйл ажиллагааны дор хөдөлдөг бөгөөд соронзон орон нь соронзон хүчний шугамын дагуух хөдөлгөөнийг хазайлгүйгээр плазмыг хязгаарлаж, хянахад ашигладаг. Мөн цэнэггүй хэсгүүд нь шугаман дагуу хөдөлж, тусгаарлагдах болно. Энэхүү бүтцийн төхөөрөмжөөр бэлтгэсэн хальс нь өндөр хатуулаг, гадаргуугийн барзгар байдал бага, нягтрал сайтай, ширхэгийн хэмжээ жигд, хальсан суурь нь хүчтэй наалддаг. XPS-ийн шинжилгээгээр энэ төрлийн төхөөрөмжөөр бүрсэн ta-C хальсны гадаргуугийн хатуулаг нь 56 GPa хүрдэг тул муруй бүтэцтэй төхөөрөмж нь том тоосонцорыг арилгахад хамгийн өргөн хэрэглэгддэг, үр дүнтэй арга боловч зорилтот ионы тээвэрлэлтийн үр ашгийг цаашид сайжруулах шаардлагатай байна. 90° нугалах соронзон шүүлтүүр төхөөрөмж нь хамгийн өргөн хэрэглэгддэг муруй бүтэцтэй төхөөрөмжүүдийн нэг юм. Ta-C хальсны гадаргуугийн профиль дээр хийсэн туршилтууд нь 360 ° нугалах соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн гадаргуугийн профиль нь 90 ° гулзайлтын соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжтэй харьцуулахад тийм ч их өөрчлөгддөггүй тул том хэсгүүдэд 90 ° гулзайлтын соронзон шүүлтүүрийн үр нөлөөг үндсэндээ олж авах боломжтой болохыг харуулж байна. 90° нугалах соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж нь үндсэндээ хоёр төрлийн бүтэцтэй байдаг: нэг нь вакуум камерт байрлуулсан нугалах соленоид, нөгөө нь вакуум камерын гадна байрладаг бөгөөд тэдгээрийн хоорондын ялгаа нь зөвхөн бүтцэд байдаг. 90° нугалах соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн ажлын даралт нь 10-2Па дараалалтай бөгөөд нитрид, исэл, аморф нүүрстөрөгч, хагас дамжуулагч хальс, металл болон металл бус хальс зэрэг өргөн хүрээний хэрэглээнд ашиглах боломжтой.

Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн үр ашиг
Бүх том тоосонцор ханатай тасралтгүй мөргөлдөхөд кинетик энергийг алдаж чаддаггүй тул тодорхой тооны том хэсгүүд нь хоолойн гаралтаар дамжин субстрат руу хүрнэ. Тиймээс урт, нарийн соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж нь том хэсгүүдийн шүүлтүүрийн үр ашиг өндөртэй боловч энэ үед зорилтот ионуудын алдагдлыг нэмэгдүүлж, бүтцийн нарийн төвөгтэй байдлыг нэмэгдүүлэх болно. Иймээс соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмж нь их хэмжээний тоосонцорыг маш сайн арилгадаг, ионы тээвэрлэлтийн өндөр үр ашигтай байх нь олон нуман ион бүрэх технологид өндөр хүчин чадалтай нимгэн хальсыг хадгалахад өргөн хэрэглээтэй байх зайлшгүй урьдчилсан нөхцөл юм. Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн ажиллагаанд соронзон орны хүч, гулзайлтын хэвийлт, механик хаалтны нүх, нуман эх үүсвэрийн гүйдэл, цэнэглэгдсэн бөөмийн тусгалын өнцөг нөлөөлдөг. Соронзон шүүлтүүрийн төхөөрөмжийн боломжийн параметрүүдийг тохируулснаар том тоосонцорыг шүүх нөлөө, зорилтот хэсгийн ион дамжуулах үр ашгийг үр дүнтэй сайжруулах боломжтой.