Magnit filtrleme tehnologiýasy

Magnit filtrasiýa enjamynyň esasy teoriýasy
Plazma şöhlesindäki uly bölejikler üçin magnit süzgüç enjamynyň süzgüç mehanizmi aşakdaky ýaly:
Plazma bilen uly bölejikleriň arasyndaky zarýad we zarýad-massa gatnaşygyndaky tapawudy ulanyp, substrat bilen katodyň ýüzüniň arasynda "päsgelçilik" (päsgelçilik ýa-da egri turba diwary) ýerleşýär, ol katod bilen substratyň arasynda göni çyzyk boýunça hereket edýän islendik bölejikleriň öňüni alýar, şol bir wagtyň özünde ionlar magnit meýdany tarapyndan sowlup, "päsgelçilikden" substrata geçip bilýär.

Magnit filtrasiýa enjamynyň iş prinsipi

Magnit meýdanynda Pe<

Pe we Pi degişlilikde elektronlaryň we ionlaryň Larmor radiuslarydyr we a magnit süzgüjiniň içki diametridir. Plazmadaky elektronlar Lorens güýjünden täsirlenýär we magnit meýdany boýunça ok boýunça aýlanýarlar, magnit meýdany bolsa Larmor radiusyndaky ionlar bilen elektronlaryň arasyndaky tapawut sebäpli ionlaryň toparlanmagyna az täsir edýär. Şeýle-de bolsa, elektron magnit süzgüji enjamynyň ok boýunça hereket edende, fokus we güýçli negatiw elektrik meýdany sebäpli aýlanma hereketi üçin ok boýunça ionlary özüne çekýär we elektron tizligi iondan uly bolýar, şonuň üçin elektron iony yzygiderli öňe çekýär, plazma bolsa hemişe ýarym elektrik taýdan neýtral galýar. Uly bölejikler elektrik taýdan neýtral ýa-da biraz negatiw zarýadlydyr we hili ionlardan we elektronlardan has ulydyr, esasan magnit meýdany we inersiýa boýunça çyzykly hereket täsirlenmeýär we enjamyň içki diwary bilen çaknyşandan soň süzülýär.
Egilýän magnit meýdanynyň egriliginiň we gradient sürüşiniň hem-de ion-elektron çaknyşyklarynyň bilelikdäki funksiýasy astynda plazma magnit filtrasiýa enjamynda sowlup bilner. Häzirki wagtda ulanylýan umumy nazary modeller Morozow akym modeli we Dewidsonyň berk rotor modeli bolup, olaryň aşakdaky umumy aýratynlygy bar: elektronlary berk spiral görnüşinde hereket etdirýän magnit meýdany bar.
Magnit filtrasiýa enjamynda plazmanyň ok boýunça hereketini dolandyrýan magnit meýdanynyň güýji şeýle bolmaly:

Mi, Vo we Z degişlilikde ion massasy, daşama tizligi we daşalýan zarýadlaryň sanydyr. a magnit süzgüjiniň içki diametri, e bolsa elektron zarýadydyr.
Käbir ýokary energiýaly ionlaryň elektron şöhlesi bilen doly baglanyp bilmeýändigini bellemek gerek. Olar magnit süzgüjiniň içki diwaryna ýetip, içki diwary oňyn potensiala öwürýär, bu bolsa öz gezeginde ionlaryň içki diwara ýetmegini dowam etdirmegine päsgel berýär we plazmanyň ýitgisini azaldýar.
Bu hadysa görä, nyşana ionlarynyň daşalmagynyň netijeliligini ýokarlandyrmak üçin ionlaryň çaknyşmagynyň öňüni almak maksady bilen magnit süzgüç enjamynyň diwaryna degişli oňyn täsir basyşy ulanylyp bilner.

Magnit filtrasiýa enjamynyň klassifikasiýa
(1) Çyzykly gurluş. Magnit meýdany ion şöhlesiniň akymy üçin ýol görkeziji bolup hyzmat edýär, katod nokadynyň ululygyny we makroskopik bölejikler klasterleriniň paýyny azaldýar, şol bir wagtyň özünde plazmadaky çaknyşyklary güýçlendirýär, neýtral bölejikleriň ionlara öwrülmegine itergi berýär we makroskopik bölejikler klasterleriniň sanyny azaldýar, şeýle hem magnit meýdanynyň güýji artdygyça uly bölejikleriň sanyny çalt azaldýar. Adaty köp ýaýly ion örtük usuly bilen deňeşdirilende, bu gurluşly enjam beýleki usullar sebäpli netijeliligiň ep-esli peselmegini ýeňip geçýär we uly bölejikleriň sanyny takmynan 60% azaldyp, plýonka çökündisiniň esasan yzygiderli bolmagyny üpjün edip bilýär.
(2) Egri görnüşli gurluş. Gurluşyň dürli görnüşleri bolsa-da, esasy prinsipi şol birdir. Plazma magnit meýdanynyň we elektrik meýdanynyň bilelikdäki funksiýasy astynda hereket edýär we magnit meýdany magnit güýç çyzyklarynyň ugry boýunça hereketi üýtgetmezden plazmany çäklendirmek we dolandyrmak üçin ulanylýar. Zarýadsyz bölejikler bolsa çyzykly boýunça hereket eder we bölüner. Bu gurluş enjamy tarapyndan taýýarlanan plýonkalar ýokary berklige, pes ýüz büküliligine, gowy dykyzlyga, deň däne ölçegine we güýçli plýonka esas ýelmeşmegine eýedir. XPS analizi bu görnüşli enjam bilen örtülen ta-C plýonkalarynyň ýüz berkliginiň 56 GPa ýetip biljekdigini görkezýär, şonuň üçin egri gurluş enjamy uly bölejikleri aýyrmak üçin iň giňden ulanylýan we netijeli usuldyr, ýöne nyşana ion daşamak netijeliligini has-da gowulandyrmaly. 90° egri magnit süzgüç enjamy iň giňden ulanylýan egri gurluş enjamlarynyň biridir. Ta-C plýonkalarynyň ýüz profili boýunça geçirilen tejribeler 360° egri magnit süzgüç enjamynyň ýüz profiliniň 90° egri magnit süzgüç enjamy bilen deňeşdirilende köp üýtgemeýändigini görkezýär, şonuň üçin uly bölejikler üçin 90° egri magnit süzgüç enjamynyň täsirini esasan gazanyp bolýar. 90° egri magnit süzgüç enjamy esasan iki görnüşli gurluşa eýedir: biri wakuum kamerasyna ýerleşdirilen egri solenoid, beýlekisi bolsa wakuum kamerasyndan daşarda ýerleşdirilýär we olaryň arasyndaky tapawut diňe gurluşda. 90° egri magnit süzgüç enjamynyň iş basyşy 10-2Pa derejesindedir we ony örtük nitridi, oksid, amorf uglerod, ýarymgeçiriji plýonka we metal ýa-da metal däl plýonka ýaly dürli ulanylyşlarda ulanyp bolýar.

Magnit filtrasiýa enjamynyň netijeliligi
Ähli uly bölejikler diwar bilen üznüksiz çaknyşykda kinetik energiýasyny ýitirip bilmeýändigi sebäpli, belli bir sanly uly bölejikler turba çykyşy arkaly substrata ýeter. Şonuň üçin uzyn we dar magnit filtrasiýa enjamy uly bölejikleriň filtrasiýa netijeliligini has ýokary edýär, ýöne bu wagtda nyşana ionlarynyň ýitgisini artdyrar we şol bir wagtyň özünde gurluşyň çylşyrymlylygyny artdyrar. Şonuň üçin, magnit filtrasiýa enjamynyň uly bölejikleri ajaýyp aýyrmagyny we ion daşamagyň ýokary netijeliligini üpjün etmek, köp ýaýly ion örtük tehnologiýasynyň ýokary öndürijilikli inçe plýonkalary çöketmekde giňden ulanylmagy üçin zerur şertdir. Magnit filtrasiýa enjamynyň işlemegine magnit meýdanynyň güýji, egrilik egriligi, mehaniki bölejik açygy, ýaý çeşmesiniň togy we zarýadly bölejikleriň düşýän burçy täsir edýär. Magnit filtrasiýa enjamynyň makul parametrlerini kesgitlemek arkaly uly bölejikleriň filtrasiýa täsirini we nyşana ion geçirijilik netijeliligini netijeli ýokarlandyrmak mümkin.