Teknoloġija ta' filtrazzjoni manjetika

Teorija bażika ta' apparat ta' filtrazzjoni manjetika
Il-mekkaniżmu ta' filtrazzjoni tal-apparat ta' filtrazzjoni manjetika għal partiċelli kbar fir-raġġ tal-plażma huwa kif ġej:
Bl-użu tad-differenza bejn il-plażma u l-partiċelli kbar fil-proporzjon tal-ċarġ u l-ċarġ għall-massa, hemm "barriera" (jew deflettur jew ħajt ta' tubu mgħawweġ) li titqiegħed bejn is-sottostrat u l-wiċċ tal-katodu, li timblokka kwalunkwe partiċella li tiċċaqlaq f'linja dritta bejn il-katodu u s-sottostrat, filwaqt li l-joni jistgħu jiġu devjati mill-kamp manjetiku u jgħaddu mill-"barriera" għas-sottostrat.

Prinċipju ta' ħidma ta' apparat ta' filtrazzjoni manjetika

Fil-kamp manjetiku, Pe<

Pe u Pi huma r-raġġi ta' Larmor tal-elettroni u l-joni rispettivament, u a huwa d-dijametru ta' ġewwa tal-filtru manjetiku. L-elettroni fil-plażma huma affettwati mill-forza ta' Lorentz u jduru tul il-kamp manjetiku b'mod assjali, filwaqt li l-kamp manjetiku għandu inqas effett fuq l-aggruppament tal-joni minħabba d-differenza bejn il-joni u l-elettroni fir-raġġ ta' Larmor. Madankollu, meta l-elettroni jiċċaqalqu tul l-assi tal-apparat tal-filtru manjetiku, dan jattira joni tul l-assi għall-moviment rotazzjonali minħabba l-fokus tiegħu u l-kamp elettriku negattiv qawwi, u l-veloċità tal-elettroni hija akbar mill-jone, għalhekk l-elettroni kontinwament jiġbdu l-jone 'l quddiem, filwaqt li l-plażma dejjem tibqa' kważi-elettrikament newtrali. Il-partiċelli kbar huma elettrikament newtrali jew iċċarġjati b'mod kemxejn negattiv, u l-kwalità hija ħafna akbar mill-joni u l-elettroni, bażikament mhux affettwati mill-kamp manjetiku u l-moviment lineari tul l-inerzja, u jiġu ffiltrati wara l-ħabta mal-ħajt ta' ġewwa tal-apparat.
Taħt il-funzjoni kkombinata tal-kurvatura tal-kamp manjetiku liwi u d-drift tal-gradjent u l-ħabtiet bejn il-joni u l-elettroni, il-plażma tista' tiġi devjata fl-apparat tal-filtrazzjoni manjetika. Il-mudelli teoretiċi komuni użati llum huma l-mudell tal-fluss ta' Morozov u l-mudell tar-rotor riġidu ta' Davidson, li għandhom il-karatteristika komuni li ġejja: hemm kamp manjetiku li jġiegħel l-elettroni jiċċaqalqu b'mod strettament elikoidali.
Is-saħħa tal-kamp manjetiku li jiggwida l-moviment assjali tal-plażma fl-apparat tal-filtrazzjoni manjetika għandha tkun tali li:

Mi, Vo, u Z huma l-massa tal-jone, il-veloċità tat-trasport, u n-numru ta' ċarġijiet li jinġarru rispettivament. a huwa d-dijametru intern tal-filtru manjetiku, u e hija ċ-ċarġ tal-elettron.
Ta' min jinnota li xi joni ta' enerġija ogħla ma jistgħux jintrabtu kompletament mar-raġġ tal-elettroni. Jistgħu jilħqu l-ħajt ta' ġewwa tal-filtru manjetiku, u b'hekk il-ħajt ta' ġewwa jkun f'potenzjal pożittiv, li min-naħa tiegħu jimpedixxi l-joni milli jkomplu jilħqu l-ħajt ta' ġewwa u jnaqqas it-telf tal-plażma.
Skont dan il-fenomenu, pressjoni ta' preġudizzju pożittiva xierqa tista' tiġi applikata mal-ħajt tal-apparat tal-filtru manjetiku biex tinibixxi l-ħabta tal-joni biex tittejjeb l-effiċjenza tat-trasport tal-joni fil-mira.

Klassifikazzjoni ta' apparat ta' filtrazzjoni manjetika
(1) Struttura lineari. Il-kamp manjetiku jaġixxi bħala gwida għall-fluss tar-raġġ tal-joni, inaqqas id-daqs tal-post tal-katodu u l-proporzjon ta' gruppi ta' partiċelli makroskopiċi, filwaqt li jintensifika l-ħabtiet fil-plażma, u b'hekk iwassal għall-konverżjoni ta' partiċelli newtrali f'joni u jnaqqas in-numru ta' gruppi ta' partiċelli makroskopiċi, u jnaqqas malajr in-numru ta' partiċelli kbar hekk kif tiżdied is-saħħa tal-kamp manjetiku. Meta mqabbel mal-metodu konvenzjonali ta' kisi ta' joni b'ħafna arkijiet, dan l-apparat strutturat jegħleb it-tnaqqis sinifikanti fl-effiċjenza kkawżat minn metodi oħra u jista' jiżgura rata ta' depożizzjoni tal-film essenzjalment kostanti filwaqt li jnaqqas in-numru ta' partiċelli kbar b'madwar 60%.
(2) Struttura tat-tip kurva. Għalkemm l-istruttura għandha diversi forom, il-prinċipju bażiku huwa l-istess. Il-plażma tiċċaqlaq taħt il-funzjoni kkombinata tal-kamp manjetiku u l-kamp elettriku, u l-kamp manjetiku jintuża biex jillimita u jikkontrolla l-plażma mingħajr ma jiddevja l-moviment tul id-direzzjoni tal-linji tal-forza manjetika. U l-partiċelli mhux iċċarġjati jiċċaqalqu tul il-linjari u jiġu separati. Il-films ippreparati minn dan l-apparat strutturali għandhom ebusija għolja, ħruxija baxxa tal-wiċċ, densità tajba, daqs uniformi tal-qamħ, u adeżjoni qawwija tal-bażi tal-film. L-analiżi XPS turi li l-ebusija tal-wiċċ tal-films ta-C miksija b'dan it-tip ta' apparat tista' tilħaq 56 GPa, għalhekk l-apparat tal-istruttura kurvata huwa l-aktar metodu użat u effettiv għat-tneħħija ta' partiċelli kbar, iżda l-effiċjenza tat-trasport tal-joni fil-mira teħtieġ li tittejjeb aktar. L-apparat tal-filtrazzjoni manjetika b'liwja ta' 90° huwa wieħed mill-aktar apparati tal-istruttura kurvata użati. Esperimenti fuq il-profil tal-wiċċ tal-films Ta-C juru li l-profil tal-wiċċ tal-apparat tal-filtrazzjoni manjetika b'liwja ta' 360° ma jinbidilx ħafna meta mqabbel mal-apparat tal-filtrazzjoni manjetika b'liwja ta' 90°, għalhekk l-effett tal-filtrazzjoni manjetika b'liwja ta' 90° għal partiċelli kbar jista' jinkiseb bażikament. Apparat ta' filtrazzjoni manjetika b'liwja ta' 90° prinċipalment għandu żewġ tipi ta' strutturi: waħda hija solenoid liwja mqiegħda fil-kamra tal-vakwu, u l-oħra titqiegħed barra mill-kamra tal-vakwu, u d-differenza bejniethom hija biss fl-istruttura. Il-pressjoni tax-xogħol tal-apparat ta' filtrazzjoni manjetika b'liwja ta' 90° hija fl-ordni ta' 10-2Pa, u jista' jintuża f'firxa wiesgħa ta' applikazzjonijiet, bħal kisi ta' nitrid, ossidu, karbonju amorfu, film semikonduttur u film tal-metall jew mhux tal-metall.

L-effiċjenza tal-apparat ta' filtrazzjoni manjetika
Peress li mhux il-partiċelli kbar kollha jistgħu jitilfu l-enerġija kinetika f'ħabtiet kontinwi mal-ħajt, ċertu numru ta' partiċelli kbar se jilħqu s-sottostrat mill-ħruġ tal-pajp. Għalhekk, apparat ta' filtrazzjoni manjetika twil u dejjaq għandu effiċjenza ta' filtrazzjoni ogħla ta' partiċelli kbar, iżda f'dan il-ħin se jżid it-telf ta' joni fil-mira u fl-istess ħin iżid il-kumplessità tal-istruttura. Għalhekk, l-iżgurar li l-apparat ta' filtrazzjoni manjetika jkollu tneħħija eċċellenti ta' partiċelli kbar u effiċjenza għolja tat-trasport tal-joni huwa prerekwiżit neċessarju biex it-teknoloġija tal-kisi tal-joni b'ħafna ark ikollha prospett ta' applikazzjoni wiesgħa fid-depożitu ta' films irqaq ta' prestazzjoni għolja. L-operazzjoni tal-apparat ta' filtrazzjoni manjetika hija affettwata mis-saħħa tal-kamp manjetiku, il-preġudizzju tal-liwja, l-apertura mekkanika tal-baffle, il-kurrent tas-sors tal-ark u l-angolu tal-inċidenza tal-partiċelli ċċarġjati. Billi jiġu stabbiliti parametri raġonevoli tal-apparat ta' filtrazzjoni manjetika, l-effett ta' filtrazzjoni ta' partiċelli kbar u l-effiċjenza tat-trasferiment tal-joni tal-mira jistgħu jittejbu b'mod effettiv.