चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया तंत्रज्ञान

चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया उपकरणाचा मूलभूत सिद्धांत
प्लाझ्मा बीममधील मोठ्या कणांसाठी चुंबकीय फिल्टरिंग उपकरणाची फिल्टरिंग यंत्रणा खालीलप्रमाणे आहे:
प्लाझ्मा आणि चार्जमधील मोठे कण आणि चार्ज-टू-मास रेशोमधील फरक वापरून, सब्सट्रेट आणि कॅथोड पृष्ठभागामध्ये एक "अडथळा" (एकतर बाफल किंवा वक्र नळीची भिंत) असते, जी कॅथोड आणि सब्सट्रेटमधील सरळ रेषेत फिरणाऱ्या कोणत्याही कणांना अवरोधित करते, तर आयन चुंबकीय क्षेत्राद्वारे विचलित केले जाऊ शकतात आणि "अडथळ्या" मधून सब्सट्रेटमध्ये जाऊ शकतात.

चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया उपकरणाचे कार्य तत्व

चुंबकीय क्षेत्रात, Pe<

Pe आणि Pi हे अनुक्रमे इलेक्ट्रॉन आणि आयनांचे लार्मोर त्रिज्या आहेत आणि a हा चुंबकीय फिल्टरचा आतील व्यास आहे. प्लाझ्मामधील इलेक्ट्रॉन लॉरेंट्झ फोर्सने प्रभावित होतात आणि चुंबकीय क्षेत्राच्या अक्षीय बाजूने फिरतात, तर लार्मोर त्रिज्येतील आयन आणि इलेक्ट्रॉनमधील फरकामुळे चुंबकीय क्षेत्राचा आयनांच्या क्लस्टरिंगवर कमी परिणाम होतो. तथापि, जेव्हा चुंबकीय फिल्टर उपकरणाच्या अक्षासह इलेक्ट्रॉन हालचाल करते, तेव्हा ते त्याच्या फोकस आणि मजबूत नकारात्मक विद्युत क्षेत्रामुळे रोटेशनल गतीसाठी अक्षीय बाजूने आयन आकर्षित करेल आणि इलेक्ट्रॉनचा वेग आयनपेक्षा जास्त असेल, म्हणून इलेक्ट्रॉन सतत आयन पुढे खेचतो, तर प्लाझ्मा नेहमीच अर्ध-विद्युतीय तटस्थ राहतो. मोठे कण विद्युतदृष्ट्या तटस्थ किंवा किंचित नकारात्मक चार्ज केलेले असतात आणि गुणवत्ता आयन आणि इलेक्ट्रॉनपेक्षा खूप मोठी असते, मुळात चुंबकीय क्षेत्र आणि जडत्वाच्या बाजूने रेषीय गतीमुळे प्रभावित होत नाही आणि उपकरणाच्या आतील भिंतीशी टक्कर झाल्यानंतर ते फिल्टर केले जातील.
चुंबकीय क्षेत्राच्या वक्रता आणि ग्रेडियंट ड्रिफ्ट आणि आयन-इलेक्ट्रॉन टक्करांच्या एकत्रित कार्याखाली, चुंबकीय गाळण्याच्या उपकरणात प्लाझ्मा विचलित केला जाऊ शकतो. आज वापरल्या जाणाऱ्या सामान्य सैद्धांतिक मॉडेल्समध्ये मोरोझोव्ह फ्लक्स मॉडेल आणि डेव्हिडसन रिजिड रोटर मॉडेल समाविष्ट आहेत, ज्यांचे खालील सामान्य वैशिष्ट्य आहे: एक चुंबकीय क्षेत्र आहे जे इलेक्ट्रॉनांना काटेकोरपणे पेचदार पद्धतीने हालचाल करण्यास भाग पाडते.
चुंबकीय गाळण्याच्या उपकरणातील प्लाझ्माच्या अक्षीय गतीचे मार्गदर्शन करणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्राची ताकद अशी असावी की:

Mi, Vo आणि Z हे अनुक्रमे आयन वस्तुमान, वाहतूक वेग आणि वहन केलेल्या शुल्कांची संख्या आहेत. a हा चुंबकीय फिल्टरचा आतील व्यास आहे आणि e हा इलेक्ट्रॉन शुल्क आहे.
हे लक्षात घेतले पाहिजे की काही उच्च ऊर्जा आयन इलेक्ट्रॉन बीमने पूर्णपणे बांधले जाऊ शकत नाहीत. ते चुंबकीय फिल्टरच्या आतील भिंतीपर्यंत पोहोचू शकतात, ज्यामुळे आतील भिंत सकारात्मक संभाव्यतेवर बनते, ज्यामुळे आयनांना आतील भिंतीपर्यंत पोहोचण्यापासून रोखले जाते आणि प्लाझ्माचे नुकसान कमी होते.
या घटनेनुसार, लक्ष्य आयन वाहतूक कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आयनांच्या टक्कर रोखण्यासाठी चुंबकीय फिल्टर उपकरणाच्या भिंतीवर योग्य सकारात्मक पूर्वाग्रह दाब लागू केला जाऊ शकतो.

चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया उपकरणाचे वर्गीकरण
(१) रेषीय रचना. चुंबकीय क्षेत्र आयन बीम प्रवाहासाठी मार्गदर्शक म्हणून काम करते, कॅथोड स्पॉटचा आकार आणि मॅक्रोस्कोपिक कण क्लस्टर्सचे प्रमाण कमी करते, तर प्लाझ्मामधील टक्कर तीव्र करते, तटस्थ कणांचे आयनमध्ये रूपांतर करण्यास प्रवृत्त करते आणि मॅक्रोस्कोपिक कण क्लस्टर्सची संख्या कमी करते आणि चुंबकीय क्षेत्राची ताकद वाढत असताना मोठ्या कणांची संख्या वेगाने कमी करते. पारंपारिक मल्टी-आर्क आयन कोटिंग पद्धतीच्या तुलनेत, हे संरचित उपकरण इतर पद्धतींमुळे होणाऱ्या कार्यक्षमतेतील लक्षणीय घट दूर करते आणि मोठ्या कणांची संख्या सुमारे 60% कमी करताना मूलतः स्थिर फिल्म जमा होण्याचा दर सुनिश्चित करू शकते.
(२) वक्र-प्रकारची रचना. जरी या संरचनेचे विविध रूप असले तरी, मूलभूत तत्व एकच आहे. प्लाझ्मा चुंबकीय क्षेत्र आणि विद्युत क्षेत्राच्या एकत्रित कार्याखाली फिरतो आणि चुंबकीय क्षेत्राचा वापर चुंबकीय बल रेषांच्या दिशेने गती विचलित न करता प्लाझ्माला मर्यादित आणि नियंत्रित करण्यासाठी केला जातो. आणि चार्ज न केलेले कण रेषीय बाजूने फिरतील आणि वेगळे होतील. या संरचनात्मक उपकरणाद्वारे तयार केलेल्या फिल्म्समध्ये उच्च कडकपणा, कमी पृष्ठभागाची खडबडीतपणा, चांगली घनता, एकसमान धान्य आकार आणि मजबूत फिल्म बेस आसंजन असते. XPS विश्लेषण दर्शविते की या प्रकारच्या उपकरणाने लेपित केलेल्या ta-C फिल्म्सची पृष्ठभागाची कडकपणा 56 GPa पर्यंत पोहोचू शकते, अशा प्रकारे वक्र रचना उपकरण हे मोठे कण काढून टाकण्यासाठी सर्वात जास्त वापरले जाणारे आणि प्रभावी पद्धत आहे, परंतु लक्ष्य आयन वाहतूक कार्यक्षमता आणखी सुधारणे आवश्यक आहे. 90° बेंड चुंबकीय गाळण्याचे उपकरण हे सर्वात जास्त वापरल्या जाणाऱ्या वक्र रचना उपकरणांपैकी एक आहे. Ta-C फिल्म्सच्या पृष्ठभागाच्या प्रोफाइलवरील प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की 360° बेंड मॅग्नेटिक फिल्ट्रेशन डिव्हाइसचे पृष्ठभाग प्रोफाइल 90° बेंड मॅग्नेटिक फिल्ट्रेशन डिव्हाइसच्या तुलनेत फारसे बदलत नाही, म्हणून मोठ्या कणांसाठी 90° बेंड मॅग्नेटिक फिल्ट्रेशनचा प्रभाव मुळात साध्य करता येतो. 90° बेंड मॅग्नेटिक फिल्ट्रेशन डिव्हाइसमध्ये प्रामुख्याने दोन प्रकारच्या रचना असतात: एक व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये ठेवलेला बेंड सोलेनॉइड असतो आणि दुसरा व्हॅक्यूम चेंबरच्या बाहेर ठेवला जातो आणि त्यांच्यातील फरक फक्त संरचनेत असतो. 90° बेंड मॅग्नेटिक फिल्ट्रेशन डिव्हाइसचा कार्यरत दाब 10-2Pa च्या क्रमाने असतो आणि तो नायट्राइड, ऑक्साईड, आकारहीन कार्बन, सेमीकंडक्टर फिल्म आणि धातू किंवा नॉन-मेटल फिल्म कोटिंग सारख्या विस्तृत अनुप्रयोगांमध्ये वापरला जाऊ शकतो.

चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया उपकरणाची कार्यक्षमता
भिंतीशी सतत टक्कर होऊन सर्व मोठे कण गतिज ऊर्जा गमावू शकत नसल्यामुळे, पाईप आउटलेटद्वारे विशिष्ट संख्येने मोठे कण सब्सट्रेटमध्ये पोहोचतील. म्हणून, लांब आणि अरुंद चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया यंत्रात मोठ्या कणांची गाळण्याची कार्यक्षमता जास्त असते, परंतु यावेळी ते लक्ष्य आयनांचे नुकसान वाढवेल आणि त्याच वेळी संरचनेची जटिलता वाढवेल. म्हणून, उच्च कार्यक्षमता असलेल्या पातळ फिल्म्स जमा करण्यासाठी विस्तृत अनुप्रयोग शक्यता असण्यासाठी मल्टी-आर्क आयन कोटिंग तंत्रज्ञानासाठी चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया यंत्रात उत्कृष्ट मोठे कण काढणे आणि आयन वाहतुकीची उच्च कार्यक्षमता असणे आवश्यक आहे याची खात्री करणे. चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया यंत्राचे ऑपरेशन चुंबकीय क्षेत्र शक्ती, बेंड बायस, मेकॅनिकल बॅफल एपर्चर, आर्क सोर्स करंट आणि चार्ज केलेल्या कण घटना कोनामुळे प्रभावित होते. चुंबकीय गाळण्याची प्रक्रिया यंत्राचे वाजवी पॅरामीटर्स सेट करून, मोठ्या कणांचा गाळण्याची प्रक्रिया आणि लक्ष्याची आयन हस्तांतरण कार्यक्षमता प्रभावीपणे सुधारली जाऊ शकते.