મેગ્નેટિક ફિલ્ટરેશન ટેકનોલોજી

ચુંબકીય ગાળણક્રિયા ઉપકરણનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત
પ્લાઝ્મા બીમમાં મોટા કણો માટે ચુંબકીય ફિલ્ટરિંગ ઉપકરણની ફિલ્ટરિંગ પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે:
પ્લાઝ્મા અને ચાર્જમાં રહેલા મોટા કણો અને ચાર્જ-ટુ-માસ રેશિયો વચ્ચેના તફાવતનો ઉપયોગ કરીને, સબસ્ટ્રેટ અને કેથોડ સપાટી વચ્ચે એક "અવરોધ" (ક્યાં તો બેફલ અથવા વળાંકવાળી નળીની દિવાલ) મૂકવામાં આવે છે, જે કોઈપણ કણોને અવરોધે છે કેથોડ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે સીધી રેખા, જ્યારે આયનો ચુંબકીય ક્ષેત્ર દ્વારા વિચલિત થઈ શકે છે અને સબસ્ટ્રેટમાં "અવરોધ"માંથી પસાર થઈ શકે છે.

ચુંબકીય ગાળણ ઉપકરણના કાર્યકારી સિદ્ધાંત

ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં, Pe<

Pe અને Pi અનુક્રમે ઇલેક્ટ્રોન અને આયનોની લાર્મોર ત્રિજ્યા છે, અને a એ ચુંબકીય ફિલ્ટરનો આંતરિક વ્યાસ છે.પ્લાઝ્મામાં ઇલેક્ટ્રોન લોરેન્ટ્ઝ બળથી પ્રભાવિત થાય છે અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે અક્ષીય રીતે ફરે છે, જ્યારે લાર્મોર ત્રિજ્યામાં આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન વચ્ચેના તફાવતને કારણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર આયનોના ક્લસ્ટરિંગ પર ઓછી અસર કરે છે.જો કે, જ્યારે ચુંબકીય ફિલ્ટર ઉપકરણની અક્ષ સાથે ઇલેક્ટ્રોન ચળવળ કરે છે, ત્યારે તે તેના ફોકસ અને મજબૂત નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રને કારણે રોટેશનલ ગતિ માટે અક્ષીય સાથે આયનોને આકર્ષિત કરશે, અને ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ આયન કરતા વધારે છે, તેથી ઇલેક્ટ્રોન આયનને સતત આગળ ખેંચો, જ્યારે પ્લાઝ્મા હંમેશા અર્ધ-વિદ્યુત રીતે તટસ્થ રહે છે.મોટા કણો વિદ્યુત તટસ્થ અથવા સહેજ નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા હોય છે, અને ગુણવત્તા આયનો અને ઇલેક્ટ્રોન કરતાં ઘણી મોટી હોય છે, મૂળભૂત રીતે જડતા સાથે ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને રેખીય ગતિથી પ્રભાવિત થતા નથી, અને આંતરિક દિવાલ સાથે અથડાયા પછી ફિલ્ટર થઈ જાય છે. ઉપકરણ
બેન્ડિંગ મેગ્નેટિક ફિલ્ડ વક્રતા અને ગ્રેડિયન્ટ ડ્રિફ્ટ અને આયન-ઇલેક્ટ્રોન અથડામણના સંયુક્ત કાર્ય હેઠળ, પ્લાઝમાને ચુંબકીય ગાળણ ઉપકરણમાં વિચલિત કરી શકાય છે.આજે ઉપયોગમાં લેવાતા સામાન્ય સૈદ્ધાંતિક મોડલોમાં મોરોઝોવ ફ્લક્સ મોડલ અને ડેવિડસન રિજિડ રોટર મોડલ છે, જેમાં નીચેની સામાન્ય વિશેષતા છે: એક ચુંબકીય ક્ષેત્ર છે જે ઇલેક્ટ્રોનને કડક હેલિકલ રીતે ખસેડે છે.
ચુંબકીય ફિલ્ટરેશન ઉપકરણમાં પ્લાઝ્માની અક્ષીય ગતિને માર્ગદર્શન આપતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની તાકાત એવી હોવી જોઈએ કે:

Mi, Vo, અને Z અનુક્રમે આયન સમૂહ, પરિવહન વેગ અને વહન કરાયેલા શુલ્કની સંખ્યા છે.a એ ચુંબકીય ફિલ્ટરનો આંતરિક વ્યાસ છે, અને e એ ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ છે.
એ નોંધવું જોઇએ કે કેટલાક ઉચ્ચ ઉર્જા આયનો ઇલેક્ટ્રોન બીમ દ્વારા સંપૂર્ણપણે બંધાયેલા નથી.તેઓ ચુંબકીય ફિલ્ટરની આંતરિક દિવાલ સુધી પહોંચી શકે છે, જે આંતરિક દિવાલને હકારાત્મક સંભવિત બનાવે છે, જે બદલામાં આયનોને આંતરિક દિવાલ સુધી પહોંચતા અટકાવે છે અને પ્લાઝ્માના નુકસાનને ઘટાડે છે.
આ ઘટના અનુસાર, લક્ષ્ય આયન પરિવહન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે આયનોની અથડામણને રોકવા માટે ચુંબકીય ફિલ્ટર ઉપકરણની દિવાલ પર યોગ્ય હકારાત્મક પૂર્વગ્રહ દબાણ લાગુ કરી શકાય છે.

ચુંબકીય ગાળણક્રિયા ઉપકરણનું વર્ગીકરણ
(1) રેખીય માળખું.ચુંબકીય ક્ષેત્ર આયન બીમના પ્રવાહ માટે માર્ગદર્શક તરીકે કામ કરે છે, કેથોડ સ્પોટનું કદ અને મેક્રોસ્કોપિક કણોના ક્લસ્ટરના પ્રમાણને ઘટાડે છે, જ્યારે પ્લાઝમાની અંદર અથડામણને તીવ્ર બનાવે છે, તટસ્થ કણોને આયનોમાં રૂપાંતરિત કરે છે અને મેક્રોસ્કોપિકની સંખ્યા ઘટાડે છે. પાર્ટિકલ ક્લસ્ટરો, અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની મજબૂતાઈમાં વધારો થતાં મોટા કણોની સંખ્યામાં ઝડપથી ઘટાડો થાય છે.પરંપરાગત મલ્ટિ-આર્ક આયન કોટિંગ પદ્ધતિની તુલનામાં, આ સંરચિત ઉપકરણ અન્ય પદ્ધતિઓના કારણે કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો દૂર કરે છે અને લગભગ 60% જેટલા મોટા કણોની સંખ્યા ઘટાડીને આવશ્યકપણે સતત ફિલ્મ ડિપોઝિશન રેટને સુનિશ્ચિત કરી શકે છે.
(2) વળાંક-પ્રકારનું માળખું.જો કે રચનામાં વિવિધ સ્વરૂપો છે, પરંતુ મૂળભૂત સિદ્ધાંત સમાન છે.પ્લાઝ્મા ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને વિદ્યુત ક્ષેત્રના સંયુક્ત કાર્ય હેઠળ ફરે છે, અને ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ ચુંબકીય બળ રેખાઓની દિશા સાથે ગતિને વિચલિત કર્યા વિના પ્લાઝમાને મર્યાદિત અને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે.અને ચાર્જ વગરના કણો રેખીય સાથે આગળ વધશે અને અલગ થઈ જશે.આ માળખાકીય ઉપકરણ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલી ફિલ્મોમાં ઉચ્ચ કઠિનતા, નીચી સપાટીની ખરબચડી, સારી ઘનતા, સમાન અનાજનું કદ અને મજબૂત ફિલ્મ આધાર સંલગ્નતા હોય છે.XPS વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે આ પ્રકારના ઉપકરણ સાથે કોટેડ ta-C ફિલ્મોની સપાટીની કઠિનતા 56 GPa સુધી પહોંચી શકે છે, આમ વક્ર માળખું ઉપકરણ મોટા કણોને દૂર કરવા માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી અને અસરકારક પદ્ધતિ છે, પરંતુ લક્ષ્ય આયન પરિવહન કાર્યક્ષમતા જરૂરી છે. વધુ સુધારો.90° બેન્ડ મેગ્નેટિક ફિલ્ટરેશન ડિવાઇસ એ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા વક્ર માળખાના ઉપકરણોમાંનું એક છે.Ta-C ફિલ્મોના સરફેસ પ્રોફાઈલ પરના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે 360° બેન્ડ મેગ્નેટિક ફિલ્ટરેશન ડિવાઇસની સરફેસ પ્રોફાઇલ 90° બેન્ડ મેગ્નેટિક ફિલ્ટરેશન ડિવાઇસની સરખામણીમાં બહુ બદલાતી નથી, તેથી મોટા કણો માટે 90° બેન્ડ મેગ્નેટિક ફિલ્ટરેશનની અસર મૂળભૂત રીતે થઈ શકે છે. હાંસલ કર્યું.90° બેન્ડ મેગ્નેટિક ફિલ્ટરેશન ડિવાઇસમાં મુખ્યત્વે બે પ્રકારના સ્ટ્રક્ચર્સ હોય છે: એક વેક્યૂમ ચેમ્બરમાં મૂકાયેલ બેન્ડ સોલેનોઇડ છે, અને બીજું વેક્યૂમ ચેમ્બરની બહાર મૂકવામાં આવે છે, અને તેમની વચ્ચેનો તફાવત માત્ર સ્ટ્રક્ચરમાં છે.90° બેન્ડ મેગ્નેટિક ફિલ્ટરેશન ડિવાઇસનું વર્કિંગ પ્રેશર 10-2Pa ના ક્રમમાં છે, અને તેનો ઉપયોગ વિશાળ શ્રેણીના કાર્યક્રમોમાં થઈ શકે છે, જેમ કે કોટિંગ નાઈટ્રાઈડ, ઓક્સાઈડ, આકારહીન કાર્બન, સેમિકન્ડક્ટર ફિલ્મ અને મેટલ અથવા નોન-મેટલ ફિલ્મ .

ચુંબકીય ગાળણક્રિયા ઉપકરણની કાર્યક્ષમતા
દિવાલ સાથે સતત અથડામણમાં તમામ મોટા કણો ગતિ ઊર્જા ગુમાવી શકતા નથી, તેથી ચોક્કસ સંખ્યામાં મોટા કણો પાઇપ આઉટલેટ દ્વારા સબસ્ટ્રેટ સુધી પહોંચશે.તેથી, લાંબા અને સાંકડા ચુંબકીય ગાળણ ઉપકરણમાં મોટા કણોની વધુ ગાળણ કાર્યક્ષમતા હોય છે, પરંતુ આ સમયે તે લક્ષ્ય આયનોની ખોટમાં વધારો કરશે અને તે જ સમયે રચનાની જટિલતામાં વધારો કરશે.તેથી, ચુંબકીય ગાળણક્રિયા ઉપકરણમાં ઉત્તમ મોટા કણો દૂર કરવા અને આયન પરિવહનની ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા છે તેની ખાતરી કરવી એ મલ્ટી-આર્ક આયન કોટિંગ ટેક્નોલોજી માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળી પાતળી ફિલ્મો જમા કરાવવામાં વ્યાપક એપ્લિકેશનની સંભાવના માટે જરૂરી પૂર્વશરત છે.ચુંબકીય ફિલ્ટરેશન ઉપકરણની કામગીરી ચુંબકીય ક્ષેત્રની મજબૂતાઈ, બેન્ડ બાયસ, યાંત્રિક બેફલ છિદ્ર, આર્ક સ્ત્રોત વર્તમાન અને ચાર્જ થયેલ કણોની ઘટના કોણ દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે.મેગ્નેટિક ફિલ્ટરેશન ડિવાઇસના વાજબી પરિમાણો સેટ કરીને, મોટા કણોની ફિલ્ટરિંગ અસર અને લક્ષ્યની આયન ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતા અસરકારક રીતે સુધારી શકાય છે.