అయస్కాంత వడపోత సాంకేతికత

అయస్కాంత వడపోత పరికరం యొక్క ప్రాథమిక సిద్ధాంతం
ప్లాస్మా పుంజంలోని పెద్ద కణాల కోసం అయస్కాంత వడపోత పరికరం యొక్క వడపోత విధానం ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది:
ప్లాస్మా మరియు పెద్ద కణాల మధ్య ఉండే ఆవేశం మరియు ఆవేశ-ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తిలోని వ్యత్యాసాన్ని ఉపయోగించి, సబ్‌స్ట్రేట్ మరియు కాథోడ్ ఉపరితలం మధ్య ఒక "అవరోధం" (అది ఒక అడ్డుగోడ లేదా వంపు తిరిగిన గొట్టపు గోడ కావచ్చు) ఉంచబడుతుంది. ఇది కాథోడ్ మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య సరళ రేఖలో కదిలే ఏవైనా కణాలను నిరోధిస్తుంది, అయితే అయాన్లు అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా విక్షేపం చెంది "అవరోధం" గుండా సబ్‌స్ట్రేట్‌కు వెళ్ళగలవు.

అయస్కాంత వడపోత పరికరం యొక్క పని సూత్రం

అయస్కాంత క్షేత్రంలో, Pe<

Pe మరియు Pi అనేవి వరుసగా ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అయాన్ల లార్మర్ వ్యాసార్థాలు, మరియు a అనేది అయస్కాంత ఫిల్టర్ యొక్క లోపలి వ్యాసం. ప్లాస్మాలోని ఎలక్ట్రాన్లు లారెంజ్ బలం ద్వారా ప్రభావితమై, అయస్కాంత క్షేత్రం వెంబడి అక్షీయంగా భ్రమణం చెందుతాయి, అయితే అయాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య లార్మర్ వ్యాసార్థంలో ఉన్న వ్యత్యాసం కారణంగా, అయాన్ల సమూహీకరణపై అయస్కాంత క్షేత్రం ప్రభావం తక్కువగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, ఎలక్ట్రాన్ అయస్కాంత ఫిల్టర్ పరికరం యొక్క అక్షం వెంబడి కదులుతున్నప్పుడు, దాని ఫోకస్ మరియు బలమైన రుణాత్మక విద్యుత్ క్షేత్రం కారణంగా, అది అయాన్లను అక్షం వెంబడి భ్రమణ చలనం కోసం ఆకర్షిస్తుంది, మరియు ఎలక్ట్రాన్ వేగం అయాన్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఎలక్ట్రాన్ నిరంతరం అయాన్‌ను ముందుకు లాగుతుంది, అయితే ప్లాస్మా ఎల్లప్పుడూ పాక్షిక-విద్యుత్ తటస్థంగా ఉంటుంది. పెద్ద కణాలు విద్యుత్ తటస్థంగా లేదా కొద్దిగా రుణాత్మక ఆవేశం కలిగి ఉంటాయి, మరియు వాటి నాణ్యత అయాన్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది, ప్రాథమికంగా అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు జడత్వం వెంబడి సరళ చలనం ద్వారా ప్రభావితం కావు, మరియు పరికరం యొక్క లోపలి గోడను ఢీకొన్న తర్వాత ఫిల్టర్ చేయబడతాయి.
వంగే అయస్కాంత క్షేత్ర వక్రత, గ్రేడియంట్ డ్రిఫ్ట్ మరియు అయాన్-ఎలక్ట్రాన్ ఘర్షణల సంయుక్త చర్య వలన, అయస్కాంత వడపోత పరికరంలో ప్లాస్మాను విక్షేపం చేయవచ్చు. ఈ రోజుల్లో ఉపయోగించే సాధారణ సైద్ధాంతిక నమూనాలు మోరోజోవ్ ఫ్లక్స్ మోడల్ మరియు డేవిడ్సన్ రిజిడ్ రోటర్ మోడల్, వీటికి ఈ క్రింది ఉమ్మడి లక్షణం ఉంది: ఎలక్ట్రాన్‌లను ఖచ్చితంగా హెలికల్ పద్ధతిలో కదిలేలా చేసే ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం ఉంటుంది.
మాగ్నెటిక్ ఫిల్ట్రేషన్ పరికరంలో ప్లాస్మా యొక్క అక్షసంబంధ చలనాన్ని నిర్దేశించే అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలం ఈ విధంగా ఉండాలి:

Mi, Vo, మరియు Z అనేవి వరుసగా అయాన్ ద్రవ్యరాశి, రవాణా వేగం, మరియు తీసుకువెళ్ళబడిన ఆవేశాల సంఖ్య. a అనేది అయస్కాంత ఫిల్టర్ యొక్క లోపలి వ్యాసం, మరియు e అనేది ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశం.
కొన్ని అధిక శక్తి అయాన్‌లు ఎలక్ట్రాన్ పుంజం ద్వారా పూర్తిగా బంధించబడలేవని గమనించాలి. అవి అయస్కాంత ఫిల్టర్ యొక్క లోపలి గోడను చేరుకోవచ్చు, దీనివల్ల లోపలి గోడ ధనాత్మక పొటెన్షియల్‌ను పొందుతుంది. ఇది అయాన్‌లు లోపలి గోడను చేరుకోవడం కొనసాగించకుండా నిరోధించి, ప్లాస్మా నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది.
ఈ దృగ్విషయం ప్రకారం, లక్షిత అయాన్ రవాణా సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి అయాన్ల ఘర్షణను నిరోధించేందుకు, అయస్కాంత ఫిల్టర్ పరికరం గోడకు తగిన ధనాత్మక బయాస్ పీడనాన్ని ప్రయోగించవచ్చు.

అయస్కాంత వడపోత పరికరం యొక్క వర్గీకరణ
(1) రేఖీయ నిర్మాణం. అయస్కాంత క్షేత్రం అయాన్ బీమ్ ప్రవాహానికి మార్గదర్శిగా పనిచేస్తుంది, ఇది కాథోడ్ స్పాట్ పరిమాణాన్ని మరియు స్థూల కణ సమూహాల నిష్పత్తిని తగ్గిస్తుంది, అదే సమయంలో ప్లాస్మా లోపల ఘర్షణలను తీవ్రతరం చేస్తుంది, తటస్థ కణాలను అయాన్లుగా మార్చడాన్ని ప్రేరేపిస్తుంది మరియు స్థూల కణ సమూహాల సంఖ్యను తగ్గిస్తుంది, మరియు అయస్కాంత క్షేత్ర బలం పెరిగేకొద్దీ పెద్ద కణాల సంఖ్యను వేగంగా తగ్గిస్తుంది. సాంప్రదాయ మల్టీ-ఆర్క్ అయాన్ కోటింగ్ పద్ధతితో పోలిస్తే, ఈ నిర్మాణాత్మక పరికరం ఇతర పద్ధతుల వల్ల కలిగే సామర్థ్యంలోని గణనీయమైన తగ్గుదలను అధిగమిస్తుంది మరియు పెద్ద కణాల సంఖ్యను సుమారు 60% తగ్గిస్తూ, ఆచరణాత్మకంగా స్థిరమైన ఫిల్మ్ డిపాజిషన్ రేటును నిర్ధారించగలదు.
(2) వక్ర-రకం నిర్మాణం. ఈ నిర్మాణం వివిధ రూపాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ప్రాథమిక సూత్రం ఒకటే. అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క సంయుక్త చర్య కింద ప్లాస్మా కదులుతుంది, మరియు అయస్కాంత బల రేఖల దిశలో చలనాన్ని విక్షేపం చేయకుండా ప్లాస్మాను బంధించి నియంత్రించడానికి అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉపయోగిస్తారు. మరియు ఆవేశరహిత కణాలు సరళరేఖ వెంబడి కదులుతూ వేరు చేయబడతాయి. ఈ నిర్మాణ పరికరం ద్వారా తయారు చేయబడిన ఫిల్మ్‌లు అధిక కాఠిన్యం, తక్కువ ఉపరితల గరుకుదనం, మంచి సాంద్రత, ఏకరీతి కణ పరిమాణం మరియు బలమైన ఫిల్మ్ బేస్ సంశ్లేషణను కలిగి ఉంటాయి. XPS విశ్లేషణ ప్రకారం, ఈ రకమైన పరికరంతో పూత పూసిన ta-C ఫిల్మ్‌ల ఉపరితల కాఠిన్యం 56 GPa వరకు చేరగలదని తెలుస్తుంది, అందువల్ల పెద్ద కణాలను తొలగించడానికి వక్ర నిర్మాణ పరికరం అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడే మరియు ప్రభావవంతమైన పద్ధతి, కానీ లక్ష్య అయాన్ రవాణా సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరచాల్సిన అవసరం ఉంది. 90° వంపు అయస్కాంత వడపోత పరికరం అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే వక్ర నిర్మాణ పరికరాలలో ఒకటి. Ta-C ఫిల్మ్‌ల ఉపరితల స్వరూపంపై చేసిన ప్రయోగాలు, 90° బెండ్ మాగ్నెటిక్ ఫిల్ట్రేషన్ పరికరంతో పోలిస్తే 360° బెండ్ మాగ్నెటిక్ ఫిల్ట్రేషన్ పరికరం యొక్క ఉపరితల స్వరూపం పెద్దగా మారదని చూపిస్తున్నాయి, కాబట్టి పెద్ద కణాల కోసం 90° బెండ్ మాగ్నెటిక్ ఫిల్ట్రేషన్ ప్రభావాన్ని ప్రాథమికంగా సాధించవచ్చు. 90° బెండ్ మాగ్నెటిక్ ఫిల్ట్రేషన్ పరికరంలో ప్రధానంగా రెండు రకాల నిర్మాణాలు ఉంటాయి: ఒకటి వాక్యూమ్ ఛాంబర్‌లో ఉంచిన బెండ్ సోలెనాయిడ్, మరియు మరొకటి వాక్యూమ్ ఛాంబర్ వెలుపల ఉంచబడినది, మరియు వాటి మధ్య వ్యత్యాసం కేవలం నిర్మాణంలో మాత్రమే ఉంటుంది. 90° బెండ్ మాగ్నెటిక్ ఫిల్ట్రేషన్ పరికరం యొక్క పని పీడనం 10-2Pa క్రమంలో ఉంటుంది, మరియు దీనిని నైట్రైడ్, ఆక్సైడ్, అమార్ఫస్ కార్బన్, సెమీకండక్టర్ ఫిల్మ్ మరియు లోహ లేదా అలోహ ఫిల్మ్‌లకు పూత పూయడం వంటి విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాలలో ఉపయోగించవచ్చు.

అయస్కాంత వడపోత పరికరం యొక్క సామర్థ్యం
గోడతో నిరంతరంగా ఢీకొనడం వల్ల అన్ని పెద్ద కణాలు తమ గతిజ శక్తిని కోల్పోవు కాబట్టి, కొంత సంఖ్యలో పెద్ద కణాలు పైపు అవుట్‌లెట్ ద్వారా సబ్‌స్ట్రేట్‌ను చేరుకుంటాయి. అందువల్ల, పొడవైన మరియు సన్నని అయస్కాంత వడపోత పరికరం పెద్ద కణాలను అధిక సామర్థ్యంతో వడపోస్తుంది, కానీ అదే సమయంలో ఇది లక్ష్య అయాన్ల నష్టాన్ని పెంచుతుంది మరియు దాని నిర్మాణం యొక్క సంక్లిష్టతను కూడా పెంచుతుంది. అందువల్ల, అధిక పనితీరు గల పలుచని పొరలను నిక్షేపించడంలో మల్టీ-ఆర్క్ అయాన్ కోటింగ్ టెక్నాలజీకి విస్తృత అనువర్తన అవకాశాలు ఉండాలంటే, అయస్కాంత వడపోత పరికరం అద్భుతమైన పెద్ద కణాల తొలగింపును మరియు అధిక అయాన్ రవాణా సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండటం ఒక అవసరమైన ముందస్తు షరతు. అయస్కాంత వడపోత పరికరం యొక్క పనితీరు అయస్కాంత క్షేత్ర బలం, బెండ్ బయాస్, మెకానికల్ బాఫిల్ అపెర్చర్, ఆర్క్ సోర్స్ కరెంట్ మరియు చార్జ్డ్ పార్టికల్ సంఘటన కోణం వంటి అంశాలచే ప్రభావితమవుతుంది. అయస్కాంత వడపోత పరికరం యొక్క సరైన పారామితులను సెట్ చేయడం ద్వారా, పెద్ద కణాల వడపోత ప్రభావాన్ని మరియు లక్ష్యం యొక్క అయాన్ బదిలీ సామర్థ్యాన్ని సమర్థవంతంగా మెరుగుపరచవచ్చు.