காந்த வடிகட்டுதல் தொழில்நுட்பம்

காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தின் அடிப்படைக் கோட்பாடு
பிளாஸ்மா கற்றையில் உள்ள பெரிய துகள்களுக்கான காந்த வடிகட்டும் சாதனத்தின் வடிகட்டும் பொறிமுறை பின்வருமாறு:
பிளாஸ்மாவுக்கும் பெரிய துகள்களுக்கும் இடையே உள்ள மின்னூட்டம் மற்றும் மின்னூட்ட-நிறை விகிதத்தில் உள்ள வேறுபாட்டைப் பயன்படுத்தி, அடி மூலக்கூறுக்கும் எதிர்மின்வாய் மேற்பரப்புக்கும் இடையில் ஒரு "தடுப்பு" (ஒரு தடுப்பான் அல்லது வளைந்த குழாய் சுவர்) அமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்தத் தடுப்பு, எதிர்மின்வாய்க்கும் அடி மூலக்கூறுக்கும் இடையில் நேர்கோட்டில் நகரும் எந்தவொரு துகள்களையும் தடுக்கிறது. அதே சமயம், அயனிகள் காந்தப்புலத்தால் திசை திருப்பப்பட்டு, அந்த "தடுப்பை" ஊடுருவி அடி மூலக்கூறை அடைகின்றன.

காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தின் செயல்பாட்டுக் கொள்கை

காந்தப்புலத்தில், Pe<

Pe மற்றும் Pi ஆகியவை முறையே எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் அயனிகளின் லார்மோர் ஆரங்கள் ஆகும், மேலும் a என்பது காந்த வடிகட்டியின் உள் விட்டம் ஆகும். பிளாஸ்மாவில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் லாரன்ஸ் விசையால் பாதிக்கப்பட்டு, காந்தப்புலத்தின் வழியே அச்சு வழியாகச் சுழல்கின்றன. அதேசமயம், அயனிகளுக்கும் எலக்ட்ரான்களுக்கும் இடையிலான லார்மோர் ஆர வேறுபாட்டின் காரணமாக, அயனிகளின் கொத்து உருவாக்கத்தில் காந்தப்புலத்தின் தாக்கம் குறைவாகவே உள்ளது. இருப்பினும், காந்த வடிகட்டி சாதனத்தின் அச்சு வழியாக எலக்ட்ரான்கள் நகரும்போது, ​​அதன் குவியம் மற்றும் வலிமையான எதிர்மறை மின்புலத்தின் காரணமாக, அவை சுழற்சி இயக்கத்திற்காக அயனிகளை அச்சு வழியாக ஈர்க்கின்றன. மேலும், எலக்ட்ரானின் வேகம் அயனியை விட அதிகமாக இருப்பதால், எலக்ட்ரான் தொடர்ந்து அயனியை முன்னோக்கி இழுக்கிறது, அதே நேரத்தில் பிளாஸ்மா எப்போதும் ஏறக்குறைய மின் நடுநிலைத்தன்மையுடன் இருக்கிறது. பெரிய துகள்கள் மின் நடுநிலைத்தன்மை கொண்டவையாகவோ அல்லது சிறிதளவு எதிர்மறை மின்னூட்டம் கொண்டவையாகவோ இருக்கின்றன. அவற்றின் தரம் அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களை விட மிகப் பெரியதாக இருப்பதால், அவை அடிப்படையில் காந்தப்புலத்தால் பாதிக்கப்படுவதில்லை மற்றும் நிலைமத்தின் வழியே நேர்கோட்டு இயக்கத்தைக் கொண்டுள்ளன. மேலும், சாதனத்தின் உள் சுவருடன் மோதிய பிறகு அவை வடிகட்டப்படும்.
வளைக்கும் காந்தப்புல வளைவு, சாய்வு நகர்வு மற்றும் அயனி-எலக்ட்ரான் மோதல்கள் ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த செயல்பாட்டின் கீழ், காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தில் பிளாஸ்மாவைத் திசை திருப்ப முடியும். இன்று பயன்படுத்தப்படும் பொதுவான கோட்பாட்டு மாதிரிகளான மொரோசோவ் பாய்வு மாதிரி மற்றும் டேவிட்சன் திட சுழலி மாதிரி ஆகியவற்றில் பின்வரும் பொதுவான அம்சம் உள்ளது: எலக்ட்ரான்களை ஒரு கச்சிதமான சுருள் வடிவத்தில் நகரச் செய்யும் ஒரு காந்தப்புலம் அங்கு உள்ளது.
காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தில் பிளாஸ்மாவின் அச்சு இயக்கத்தை வழிநடத்தும் காந்தப்புலத்தின் வலிமை பின்வருமாறு இருக்க வேண்டும்:

Mi, Vo, மற்றும் Z என்பவை முறையே அயனியின் நிறை, கடத்தும் திசைவேகம் மற்றும் சுமந்து செல்லப்படும் மின்னூட்டங்களின் எண்ணிக்கை ஆகும். a என்பது காந்த வடிகட்டியின் உள் விட்டம், மற்றும் e என்பது எலக்ட்ரானின் மின்னூட்டம் ஆகும்.
சில உயர் ஆற்றல் அயனிகளை எலக்ட்ரான் கற்றையால் முழுமையாகப் பிணைக்க முடியாது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. அவை காந்த வடிகட்டியின் உள் சுவரை அடையக்கூடும், இதனால் உள் சுவரில் ஒரு நேர்மறை மின்னழுத்தம் உருவாகி, அது அயனிகள் தொடர்ந்து உள் சுவரை அடைவதைத் தடுத்து, பிளாஸ்மா இழப்பைக் குறைக்கிறது.
இந்த நிகழ்வின்படி, அயனிகளின் மோதலைத் தடுத்து, இலக்கு அயனிப் போக்குவரத்துத் திறனை மேம்படுத்துவதற்காக, காந்த வடிகட்டிச் சாதனத்தின் சுவரில் பொருத்தமான நேர்மறைச் சாய்வு அழுத்தத்தைச் செலுத்தலாம்.

காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தின் வகைப்பாடு
(1) நேரியல் அமைப்பு. காந்தப்புலம் அயனி கற்றை ஓட்டத்திற்கு ஒரு வழிகாட்டியாக செயல்படுகிறது, இது எதிர்மின்முனைப் புள்ளியின் அளவையும் பருநிலைத் துகள் கொத்துகளின் விகிதத்தையும் குறைக்கிறது, அதே நேரத்தில் பிளாஸ்மாவிற்குள் மோதல்களைத் தீவிரப்படுத்துகிறது, நடுநிலைத் துகள்களை அயனிகளாக மாற்றுவதைத் தூண்டுகிறது மற்றும் பருநிலைத் துகள் கொத்துகளின் எண்ணிக்கையைக் குறைக்கிறது, மேலும் காந்தப்புல வலிமை அதிகரிக்கும்போது பெரிய துகள்களின் எண்ணிக்கையை வேகமாக குறைக்கிறது. வழக்கமான பல-வில் அயனி பூச்சு முறையுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​இந்த கட்டமைக்கப்பட்ட சாதனம் மற்ற முறைகளால் ஏற்படும் செயல்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க குறைப்பை சமாளிக்கிறது மற்றும் பெரிய துகள்களின் எண்ணிக்கையை சுமார் 60% குறைக்கும் அதே வேளையில், அடிப்படையில் நிலையான படலப் படிவு விகிதத்தை உறுதி செய்ய முடியும்.
(2) வளைவு வகை அமைப்பு. இந்த அமைப்பு பல்வேறு வடிவங்களைக் கொண்டிருந்தாலும், அடிப்படைக் கொள்கை ஒன்றுதான். காந்தப்புலம் மற்றும் மின்புலத்தின் ஒருங்கிணைந்த செயல்பாட்டின் கீழ் பிளாஸ்மா நகர்கிறது, மேலும் காந்த விசைக் கோடுகளின் திசையில் பிளாஸ்மாவின் இயக்கத்தைத் திசை திருப்பாமல் கட்டுப்படுத்தவும், அதை ஒரு குறிப்பிட்ட எல்லைக்குள் வைக்கவும் காந்தப்புலம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும், மின்னூட்டமற்ற துகள்கள் நேர்கோட்டில் நகர்ந்து பிரிக்கப்படும். இந்த அமைப்பு முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட படலங்கள் அதிக கடினத்தன்மை, குறைந்த மேற்பரப்பு சொரசொரப்பு, நல்ல அடர்த்தி, சீரான துகள் அளவு மற்றும் வலுவான படல-அடிப்படை ஒட்டுதல் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளன. XPS பகுப்பாய்வின்படி, இந்த வகை சாதனம் மூலம் பூசப்பட்ட ta-C படலங்களின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை 56 GPa-ஐ அடைய முடியும், எனவே பெரிய துகள்களை அகற்றுவதற்கு வளைவு அமைப்பு முறை மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றும் பயனுள்ள முறையாகும், ஆனால் இலக்கு அயனிப் போக்குவரத்துத் திறனை மேலும் மேம்படுத்த வேண்டும். 90° வளைவு காந்த வடிகட்டுதல் சாதனம் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் வளைவு அமைப்பு முறைகளில் ஒன்றாகும். Ta-C படலங்களின் மேற்பரப்பு வடிவமைப்பு மீதான சோதனைகள், 360° வளைவு காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தின் மேற்பரப்பு வடிவமைப்பு, 90° வளைவு காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்துடன் ஒப்பிடும்போது பெரிய அளவில் மாறுவதில்லை என்பதைக் காட்டுகின்றன. எனவே, பெரிய துகள்களுக்கான 90° வளைவு காந்த வடிகட்டுதலின் விளைவை அடிப்படையில் அடைய முடியும். 90° வளைவு காந்த வடிகட்டுதல் சாதனம் முக்கியமாக இரண்டு வகையான கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது: ஒன்று வெற்றிட அறைக்குள் வைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு வளைவு சோலனாய்டு, மற்றொன்று வெற்றிட அறைக்கு வெளியே வைக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் அவற்றுக்கு இடையேயான வேறுபாடு கட்டமைப்பில் மட்டுமே உள்ளது. 90° வளைவு காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தின் வேலை அழுத்தம் 10⁻²Pa என்ற அளவில் உள்ளது, மேலும் இது நைட்ரைடு, ஆக்சைடு, உருவமற்ற கார்பன், குறைக்கடத்திப் படலம் மற்றும் உலோகம் அல்லது உலோகமல்லாத படலம் போன்ற பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படலாம்.

காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தின் செயல்திறன்
சுவருடனான தொடர்ச்சியான மோதல்களில் அனைத்து பெரிய துகள்களாலும் இயக்க ஆற்றலை இழக்க முடியாது என்பதால், ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான பெரிய துகள்கள் குழாய் வெளியேற்றம் வழியாக அடி மூலக்கூறை அடையும். எனவே, ஒரு நீண்ட மற்றும் குறுகலான காந்த வடிகட்டுதல் சாதனம் பெரிய துகள்களின் அதிக வடிகட்டுதல் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் அதே நேரத்தில் அது இலக்கு அயனிகளின் இழப்பை அதிகரிப்பதோடு, கட்டமைப்பின் சிக்கலையும் அதிகரிக்கும். எனவே, உயர் செயல்திறன் கொண்ட மெல்லிய படலங்களைப் படியவைப்பதில் பல-வில் அயனிப் பூச்சுத் தொழில்நுட்பம் பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்பைக் கொண்டிருப்பதற்கு, காந்த வடிகட்டுதல் சாதனம் சிறந்த பெரிய துகள் நீக்கம் மற்றும் அதிக அயனிப் போக்குவரத்து செயல்திறனைக் கொண்டிருப்பதை உறுதி செய்வது ஒரு அவசியமான முன்நிபந்தனையாகும். காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தின் செயல்பாடு காந்தப்புல வலிமை, வளைவுச் சாய்வு, இயந்திரத் தடுப்புத் துளை, வில் மூல மின்னோட்டம் மற்றும் மின்னூட்டப்பட்ட துகள் படுகோணம் ஆகியவற்றால் பாதிக்கப்படுகிறது. காந்த வடிகட்டுதல் சாதனத்தின் பொருத்தமான அளவுருக்களை அமைப்பதன் மூலம், பெரிய துகள்களின் வடிகட்டுதல் விளைவையும் இலக்கின் அயனிப் பரிமாற்ற செயல்திறனையும் திறம்பட மேம்படுத்த முடியும்.