Технологияи филтратсияи магнитӣ

Назарияи асосии дастгоҳи филтратсияи магнитӣ
Механизми филтркунии дастгоҳи филтркунии магнитӣ барои зарраҳои калон дар шуои плазма чунин аст:
Бо истифода аз фарқияти байни плазма ва зарраҳои калон аз рӯи заряд ва таносуби заряд ба масса, байни субстрат ва сатҳи катод «монеа» (ё монеа ё девори найчаи каҷ) ҷойгир аст, ки ҳама гуна зарраҳоеро, ки дар хати рост байни катод ва субстрат ҳаракат мекунанд, бозмедорад, дар ҳоле ки ионҳо метавонанд аз ҷониби майдони магнитӣ каҷ карда шаванд ва аз «монеа» ба субстрат гузаранд.

Принсипи кори дастгоҳи филтркунии магнитӣ

Дар майдони магнитӣ, Pe<

Pe ва Pi мутаносибан радиусҳои Лармори электронҳо ва ионҳо мебошанд ва a диаметри дохилии филтри магнитӣ мебошад. Электронҳо дар плазма аз қувваи Лоренц таъсир мегиранд ва дар баробари майдони магнитӣ ба самти меҳварӣ чарх мезананд, дар ҳоле ки майдони магнитӣ ба кластеризатсияи ионҳо таъсири камтар мерасонад, зеро фарқияти байни ионҳо ва электронҳо дар радиусҳои Лармор вуҷуд дорад. Аммо, ҳангоми ҳаракати электрон дар баробари меҳвари дастгоҳи филтри магнитӣ, он ионҳоро дар баробари меҳвар барои ҳаракати гардишӣ аз сабаби фокус ва майдони электрикии манфии қавӣ ҷалб мекунад ва суръати электрон аз ион зиёдтар аст, аз ин рӯ электрон пайваста ионро ба пеш мекашад, дар ҳоле ки плазма ҳамеша аз ҷиҳати электрикӣ бетараф боқӣ мемонад. Зарраҳои калон аз ҷиҳати электрикӣ бетараф ё каме манфӣ зарядноканд ва сифат аз ионҳо ва электронҳо хеле калонтар аст, асосан аз майдони магнитӣ ва ҳаракати хаттӣ дар баробари инерсия таъсир намебинанд ва пас аз бархӯрд бо девори дарунии дастгоҳ филтр карда мешаванд.
Таҳти функсияи якҷояи каҷравии майдони магнитии хамшавӣ ва дрейфи градиент ва бархӯрдҳои ион-электрон, плазмаро дар дастгоҳи филтратсияи магнитӣ каҷ кардан мумкин аст. Моделҳои назариявии маъмуле, ки имрӯз истифода мешаванд, модели ҷараёни Морозов ва модели ротори сахти Дэвидсон мебошанд, ки хусусияти умумии зеринро доранд: майдони магнитӣ мавҷуд аст, ки электронҳоро ба таври қатъӣ спиралӣ ҳаракат медиҳад.
Қувваи майдони магнитие, ки ҳаракати меҳварии плазмаро дар дастгоҳи филтратсияи магнитӣ роҳнамоӣ мекунад, бояд чунин бошад:

Mi, Vo ва Z мутаносибан массаи ионҳо, суръати интиқол ва шумораи зарядҳои интиқолшаванда мебошанд. a диаметри дохилии филтри магнитӣ ва e заряди электрон аст.
Бояд қайд кард, ки баъзе ионҳои дорои энергияи баландтар наметавонанд пурра ба нури электронӣ пайваст шаванд. Онҳо метавонанд ба девори дарунии филтри магнитӣ расанд ва девори даруниро дар потенсиали мусбат қарор диҳанд, ки ин дар навбати худ монеъи идомаи расидани ионҳо ба девори дарунӣ мегардад ва талафоти плазмаро кам мекунад.
Мувофиқи ин падида, фишори мусбати мувофиқро ба девори дастгоҳи филтри магнитӣ татбиқ кардан мумкин аст, то бархӯрди ионҳоро пешгирӣ кунад ва самаранокии интиқоли ионҳои мақсаднокро беҳтар созад.

Таснифи дастгоҳи филтратсияи магнитӣ
(1) Сохтори хаттӣ. Майдони магнитӣ ҳамчун роҳнамо барои ҷараёни шуои ион амал мекунад, андозаи нуқтаи катод ва таносуби кластерҳои зарраҳои макроскопиро кам мекунад, дар ҳоле ки бархӯрдҳоро дар плазма шадидтар мекунад, табдили зарраҳои бетарафро ба ионҳо ва кам кардани шумораи кластерҳои зарраҳои макроскопӣ ба вуҷуд меорад ва бо афзоиши қувваи майдони магнитӣ шумораи зарраҳои калонро зуд кам мекунад. Дар муқоиса бо усули анъанавии пӯшонидани ионҳои бисёрқаторӣ, ин дастгоҳи сохторӣ коҳиши назарраси самаранокиро, ки аз дигар усулҳо ба вуҷуд омадааст, бартараф мекунад ва метавонад суръати ҷойгиршавии плёнкаро дар айни замон тақрибан 60% кам кунад.
(2) Сохтори навъи каҷ. Гарчанде ки сохтор шаклҳои гуногун дорад, аммо принсипи асосӣ якхела аст. Плазма таҳти функсияи якҷояи майдони магнитӣ ва майдони электрикӣ ҳаракат мекунад ва майдони магнитӣ барои маҳдуд кардан ва назорат кардани плазма бе инҳироф кардани ҳаракат дар самти хатҳои қувваи магнитӣ истифода мешавад. Ва зарраҳои бе заряд дар хатти хаттӣ ҳаракат мекунанд ва ҷудо мешаванд. Плёнкаҳое, ки аз ҷониби ин дастгоҳи сохторӣ омода карда шудаанд, сахтии баланд, ноҳамвории сатҳи паст, зичии хуб, андозаи якхелаи дона ва часпиши қавии пойгоҳи плёнка доранд. Таҳлили XPS нишон медиҳад, ки сахтии сатҳи плёнкаҳои ta-C, ки бо ин намуди дастгоҳ пӯшонида шудаанд, метавонад ба 56 ГПа расад, аз ин рӯ дастгоҳи сохтори каҷ усули маъмултарин ва самараноктарин барои тоза кардани зарраҳои калон мебошад, аммо самаранокии интиқоли ионҳои мақсаднок бояд боз ҳам беҳтар карда шавад. Дастгоҳи филтратсияи магнитии хамшавандаи 90° яке аз дастгоҳҳои сохтори каҷшудаи маъмултарин мебошад. Таҷрибаҳо дар бораи профили сатҳи плёнкаҳои Ta-C нишон медиҳанд, ки профили сатҳи дастгоҳи филтратсияи магнитии хамшавандаи 360° дар муқоиса бо дастгоҳи филтратсияи магнитии хамшавандаи 90° чандон тағйир намеёбад, аз ин рӯ, таъсири филтратсияи магнитии хамшавандаи 90° барои зарраҳои калон асосан ба даст оварда мешавад. Дастгоҳи филтратсияи магнитии хамшавандаи 90° асосан ду намуди сохтор дорад: яке соленоиди хамшаванда аст, ки дар камераи вакуумӣ ҷойгир карда шудааст ва дигаре аз камераи вакуумӣ берун ҷойгир карда шудааст ва фарқи байни онҳо танҳо дар сохтор аст. Фишори кории дастгоҳи филтратсияи магнитии хамшавандаи 90° тақрибан 10-2Па аст ва онро дар доираи васеи барномаҳо, ба монанди нитриди рӯйпӯш, оксид, карбони аморфӣ, плёнкаи нимноқил ва плёнкаи металлӣ ё ғайриметаллӣ истифода бурдан мумкин аст.

Самаранокии дастгоҳи филтратсияи магнитӣ
Азбаски на ҳама зарраҳои калон метавонанд энергияи кинетикӣ дар бархӯрдҳои пайваста бо деворро аз даст диҳанд, шумораи муайяни зарраҳои калон тавассути баромадгоҳи қубур ба субстрат мерасанд. Аз ин рӯ, дастгоҳи филтратсияи магнитии дароз ва танг самаранокии баланди филтратсияи зарраҳои калон дорад, аммо дар ин вақт он талафоти ионҳои ҳадафро зиёд мекунад ва дар айни замон мураккабии сохторро зиёд мекунад. Аз ин рӯ, таъмин намудани он, ки дастгоҳи филтратсияи магнитӣ дорои тозакунии аълои зарраҳои калон ва самаранокии баланди интиқоли ионҳо мебошад, шарти зарурии технологияи пӯшонидани ионҳои бисёрқаторӣ мебошад, то дар гузоштани плёнкаҳои тунуки баландсифат имконияти васеъ дошта бошад. Ба кори дастгоҳи филтратсияи магнитӣ қувваи майдони магнитӣ, майли хамшавӣ, диафрагмаи механикии монеа, ҷараёни манбаи камон ва кунҷи афтиши зарраҳои заряднок таъсир мерасонад. Бо муқаррар кардани параметрҳои оқилонаи дастгоҳи филтратсияи магнитӣ, таъсири филтратсияи зарраҳои калон ва самаранокии интиқоли ионҳои ҳадафро метавон ба таври муассир беҳтар кард.