Tecnulugia di filtrazione magnetica

Teoria basica di u dispusitivu di filtrazione magnetica
U meccanisimu di filtrazione di u dispusitivu di filtrazione magnetica per particelle grandi in u fasciu di plasma hè u seguente:
Aduprendu a diffarenza trà u plasma è e grande particelle in carica è u rapportu di carica à massa, ci hè una "barriera" (sia un baffle o un muru di tubu curvatu) chì si mette trà u sustrato è a superficia di u catodu, chì blocca ogni particella chì si move in un linea dritta trà u catodu è u sustrato, mentre chì i ioni ponu esse deviati da u campu magneticu è passanu per a "barriera" à u sustrato.

Principiu di travagliu di u dispusitivu di filtrazione magnetica

In u campu magneticu, Pe<

Pe è Pi sò i radii Larmor di l'elettroni è i ioni rispettivamente, è a hè u diamitru internu di u filtru magneticu.L'elettroni in u plasma sò affettati da a forza di Lorentz è giranu longu u campu magneticu assialmente, mentre chì u campu magneticu hà menu effettu nantu à l'aggregazione di l'ioni per via di a diffarenza trà l'ioni è l'elettroni in u raghju di Larmor.Tuttavia, quandu u muvimentu di l'elettroni longu l'assi di u filtru magneticu, attraerà ioni longu l'assiale per u muvimentu di rotazione per via di u so focus è u forte campu elettricu negativu, è a velocità di l'elettroni hè più grande di l'ioni, cusì l'elettrone. constantemente tira l'ionu avanti, mentri u plasma ferma sempre quasi-electrically neutral.I particeddi grossi sò elettricamente neutri o ligeramente caricati negativamente, è a qualità hè assai più grande di l'ioni è l'elettroni, basicamente micca affettati da u campu magneticu è u muvimentu lineale longu l'inerzia, è seranu filtrati dopu a collisione cù u muru internu di u dispusitivu.
Sottu à a funzione cumminata di a curvatura di u campu magneticu di curvatura è a deriva di gradiente è i collisioni ioni-elettroni, u plasma pò esse deviatu in u dispusitivu di filtrazione magnetica.In I mudelli teorichi cumuni utilizati oghje sò u mudellu di flussu Morozov è u mudellu di rotore rigidu Davidson, chì anu a seguente caratteristica cumuna: ci hè un campu magneticu chì face l'elettroni move in una manera strettamente helical.
A forza di u campu magneticu chì guida u muvimentu assiale di u plasma in u dispusitivu di filtrazione magnetica deve esse tale chì:

Mi, Vo è Z sò a massa di ioni, a velocità di trasportu è u numeru di carichi purtati rispettivamente.a hè u diamitru internu di u filtru magneticu, è e hè a carica di l'elettroni.
Si deve esse nutatu chì certi ioni di energia supiriuri ùn pò esse cumplettamente liata da u fasciu elettroni.Puderanu ghjunghje à u muru internu di u filtru magneticu, facendu u muru internu à un putenziale pusitivu, chì à u turnu impedisce à i ioni di cuntinuà à ghjunghje à u muru internu è riduce a perdita di plasma.
Sicondu stu fenominu, una pressione di preghjudiziu pusitivu appropritatu pò esse appiicata à u muru di u filtru magneticu per impedisce a collisione di ioni per migliurà l'efficienza di trasportu di ioni di destinazione.

Classificazione di u dispusitivu di filtrazione magnetica
(1) Struttura lineare.U campu magneticu agisce cum'è una guida per u flussu di u fasciu di ioni, riducendu a dimensione di u puntu di catodu è a proporzione di clusters di particelle macroscopiche, mentre intensificanu e scontri in u plasma, inducendu a cunversione di particelle neutre in ioni è riducendu u numeru di particelle macroscopiche. clusters di particelle, è riduce rapidamente u numeru di particeddi grossi cum'è a forza di u campu magneticu aumenta.In cunfrontu cù u metudu di rivestimentu di ioni multi-arcu cunvinziunali, stu dispusitivu strutturatu supera a significativa riduzzione di l'efficienza causata da altri metudi è pò assicurà un tassu di deposizione di film essenzialmente constante mentre riduce u nùmeru di particeddi grossi da circa 60%.
(2) Strutture curve-type.Ancu s'è a struttura hà parechje forme, ma u principiu di basa hè u listessu.U plasma si move sottu à a funzione cumminata di u campu magneticu è u campu elettricu, è u campu magneticu hè utilizatu per confinà è cuntrullà u plasma senza deflecting motion along a direzzione di e linee di forza magnetichi.È i particeddi senza carica si moveranu longu u lineale è esse separati.I filmi preparati da stu dispusitivu strutturale anu una durezza alta, una rugosità superficiale bassa, una bona densità, una grana uniformi di granu è una forte adesione di basa di film.L'analisi XPS mostra chì a durezza di a superficia di i filmi ta-C rivestiti cù stu tipu di dispositivu pò ghjunghje à 56 GPa, cusì u dispusitivu di struttura curvatu hè u metudu più utilizatu è efficau per a rimozione di grande particella, ma l'efficienza di trasportu di ioni di destinazione deve esse. megliu megliu.U dispusitivu di filtrazione magnetica curvatu 90 ° hè unu di i dispusitivi struttura curve più largamente usatu.Esperimenti nantu à u prufilu di a superficia di i filmi Ta-C mostranu chì u prufilu di a superficia di u dispusitivu di filtrazione magnetica di curvatura di 360 ° ùn cambia assai in paragunà cù u dispusitivu di filtrazione magnetica di curvatura di 90 °, cusì l'effettu di a filtrazione magnetica di curvatura di 90 ° per i particeddi grossi pò esse basu. ottenuta.U dispusitivu di filtrazione magnetica di curvatura di 90 ° hà principalmente dui tipi di strutture: unu hè un solenoide di curvatura situatu in a camera di vacuum, è l'altru hè postu fora di a camera di vacuum, è a diferenza trà elli hè solu in a struttura.A pressione di travagliu di u dispusitivu di filtrazione magnetica curvatu à 90 ° hè in l'ordine di 10-2Pa, è pò esse aduprata in una larga gamma di applicazioni, cum'è nitruru di rivestimentu, ossidu, carbonu amorfu, film semiconductor è film metallicu o micca metallicu. .

L'efficienza di u dispusitivu di filtrazione magnetica
Siccomu micca tutti i particeddi grossi ponu perde l'energia cinetica in scontri cuntinui cù u muru, un certu nùmeru di particeddi grossi ghjunghjeranu à u sustrato attraversu l'outlet di pipa.Per quessa, un dispusitivu di filtrazione magnetica longu è strettu hà una efficienza di filtrazione più alta di particeddi grossi, ma in questu tempu aumenterà a perdita di ioni di destinazione è à u stessu tempu cresce a cumplessità di a struttura.Dunque, assicurendu chì u dispusitivu di filtrazione magnetica hà una eccellente rimozione di particelle grandi è un'alta efficienza di trasportu di ioni hè un prerequisite necessariu per a tecnulugia di rivestimentu di ioni multi-arcu per avè una larga prospettiva di applicazione in depositu di filmi sottili di altu rendiment.U funziunamentu di u dispusitivu di filtrazione magnetica hè affettata da a forza di u campu magneticu, u bias di curvatura, l'apertura meccanica di u baffle, u currente di a fonte d'arcu è l'angolo d'incidenza di particelle caricate.Fixendu paràmetri ragiunate di u dispusitivu di filtrazione magnetica, l'effettu di filtrazione di particeddi grossi è l'efficienza di trasferimentu di ioni di u mira pò esse effittivamenti migliuratu.