Téhnologi filtrasi magnét

Téori dasar alat filtrasi magnét
Mékanisme panyaringan alat panyaring magnét pikeun partikel ageung dina sinar plasma nyaéta sapertos kieu:
Ngagunakeun bédana antara plasma sareng partikel ageung anu muatanna sareng babandingan muatan-ka-massa, aya "panghalang" (boh baffle atanapi témbok tabung melengkung) anu ditempatkeun di antara substrat sareng permukaan katoda, anu ngahalangan partikel naon waé anu bergerak dina garis lempeng antara katoda sareng substrat, sedengkeun ionna tiasa dibelokkeun ku médan magnét sareng nembus "panghalang" ka substrat.

Prinsip kerja alat filtrasi magnét

Dina médan magnét, Pe<

Pe sareng Pi masing-masing nyaéta jari-jari Larmor éléktron sareng ion, sareng a nyaéta diaméter jero filter magnét. Éléktron dina plasma kapangaruhan ku gaya Lorentz sareng muter sapanjang médan magnét sacara aksial, sedengkeun médan magnét kirang mangaruhan kana panggugusan ion kusabab bédana antara ion sareng éléktron dina radius Larmor. Nanging, nalika éléktron gerak sapanjang sumbu alat filter magnét, éta bakal narik ion sapanjang aksial pikeun gerakan rotasi kusabab fokusna sareng médan listrik négatif anu kuat, sareng kecepatan éléktron langkung ageung tibatan ion, janten éléktron teras-terasan narik ion ka payun, sedengkeun plasma salawasna tetep nétral sacara listrik. Partikel ageung nétral sacara listrik atanapi rada négatif, sareng kualitasna langkung ageung tibatan ion sareng éléktron, dasarna henteu kapangaruhan ku médan magnét sareng gerakan linier sapanjang inersia, sareng bakal disaring saatos tabrakan sareng témbok jero alat.
Dina fungsi gabungan tina kelengkungan médan magnét anu ngabengkokkeun sareng hanyutan gradien sareng tabrakan ion-éléktron, plasma tiasa dibelokkeun dina alat filtrasi magnét. Dina Modél téoritis umum anu dianggo ayeuna nyaéta modél fluks Morozov sareng modél rotor kaku Davidson, anu gaduh fitur umum ieu: aya médan magnét anu ngajantenkeun éléktron gerak sacara héliks.
Kakuatan médan magnét anu nungtun gerakan aksial plasma dina alat filtrasi magnét kedah sapertos kieu:

Mi, Vo, sareng Z nyaéta massa ion, kecepatan transportasi, sareng jumlah muatan anu dibawa masing-masing. a nyaéta diaméter jero filter magnét, sareng e nyaéta muatan éléktron.
Perlu dicatet yén sababaraha ion énergi anu langkung luhur teu tiasa kabeungkeut sapinuhna ku sinar éléktron. Éta tiasa ngahontal témbok jero filter magnét, ngajantenkeun témbok jero dina poténsial positip, anu antukna ngahalangan ion pikeun teras ngahontal témbok jero sareng ngirangan leungitna plasma.
Numutkeun fénoména ieu, tekanan bias positif anu pas tiasa diterapkeun kana témbok alat filter magnét pikeun ngahambat tabrakan ion pikeun ningkatkeun efisiensi transportasi ion target.

Klasifikasi alat filtrasi magnét
(1) Struktur linier. Médan magnét bertindak salaku pituduh pikeun aliran sinar ion, ngirangan ukuran titik katoda sareng proporsi gugus partikel makroskopik, bari ningkatkeun tabrakan dina plasma, ngadorong konvérsi partikel nétral kana ion sareng ngirangan jumlah gugus partikel makroskopik, sareng gancang ngirangan jumlah partikel ageung nalika kakuatan médan magnét ningkat. Dibandingkeun sareng metode palapis ion multi-busur konvensional, alat terstruktur ieu ngatasi réduksi efisiensi anu signifikan anu disababkeun ku metode sanés sareng tiasa mastikeun laju déposisi pilem anu dasarna konstan bari ngirangan jumlah partikel ageung sakitar 60%.
(2) Struktur tipe kurva. Sanaos strukturna ngagaduhan rupa-rupa bentuk, tapi prinsip dasarna sami. Plasma gerak dina fungsi gabungan medan magnét sareng medan listrik, sareng medan magnét dianggo pikeun ngawatesan sareng ngontrol plasma tanpa ngabengkokkeun gerakan sapanjang arah garis gaya magnét. Sareng partikel anu teu dicas bakal gerak sapanjang linier sareng dipisahkeun. Pilem anu disiapkeun ku alat struktural ieu ngagaduhan karasa anu luhur, karasana permukaan anu handap, kapadetan anu saé, ukuran butir anu seragam, sareng adhesi dasar pilem anu kuat. Analisis XPS nunjukkeun yén karasa permukaan pilem ta-C anu dilapis ku alat jinis ieu tiasa ngahontal 56 GPa, ku kituna alat struktur melengkung mangrupikeun metode anu paling seueur dianggo sareng efektif pikeun miceun partikel ageung, tapi efisiensi transportasi ion target kedah langkung ditingkatkeun. Alat filtrasi magnét lengkungan 90° mangrupikeun salah sahiji alat struktur melengkung anu paling seueur dianggo. Ékspérimén dina profil permukaan pilem Ta-C nunjukkeun yén profil permukaan alat filtrasi magnét lengkungan 360° henteu robih seueur dibandingkeun sareng alat filtrasi magnét lengkungan 90°, janten pangaruh filtrasi magnét lengkungan 90° pikeun partikel ageung sacara dasarna tiasa kahontal. Alat filtrasi magnét tikungan 90° utamina gaduh dua jinis struktur: anu kahiji nyaéta solenoid tikungan anu disimpen dina rohangan vakum, sareng anu sanésna disimpen di luar rohangan vakum, sareng bédana antara aranjeunna ngan ukur dina strukturna. Tekanan kerja alat filtrasi magnét tikungan 90° aya dina urutan 10-2Pa, sareng éta tiasa dianggo dina rupa-rupa aplikasi, sapertos palapis nitrida, oksida, karbon amorf, pilem semikonduktor sareng pilem logam atanapi non-logam.

Efisiensi alat filtrasi magnét
Kusabab teu sadaya partikel ageung tiasa kaleungitan énergi kinétik dina tabrakan anu terus-terusan sareng témbok, sajumlah partikel ageung bakal ngahontal substrat ngalangkungan outlet pipa. Ku alatan éta, alat filtrasi magnét anu panjang sareng heureut ngagaduhan efisiensi filtrasi anu langkung luhur pikeun partikel ageung, tapi dina waktos ieu éta bakal ningkatkeun leungitna ion target sareng dina waktos anu sami ningkatkeun kompleksitas struktur. Ku alatan éta, mastikeun yén alat filtrasi magnét ngagaduhan panyabutan partikel ageung anu saé sareng efisiensi transportasi ion anu luhur mangrupikeun prasarat anu diperyogikeun pikeun téknologi palapis ion multi-busur pikeun ngagaduhan prospek aplikasi anu lega dina neundeun pilem ipis kinerja tinggi. Operasi alat filtrasi magnét kapangaruhan ku kakuatan medan magnét, bias tikungan, aperture baffle mékanis, arus sumber busur sareng sudut datang partikel anu dieusi. Ku cara netepkeun parameter anu wajar tina alat filtrasi magnét, pangaruh panyaringan partikel ageung sareng efisiensi transfer ion target tiasa ditingkatkeun sacara efektif.