चुंबकीय निस्पंदन तकनीक

चुंबकीय निस्पंदन उपकरण का मूल सिद्धांत
प्लाज्मा बीम में बड़े कणों के लिए चुंबकीय फ़िल्टरिंग उपकरण का फ़िल्टरिंग तंत्र इस प्रकार है:
प्लाज्मा और बड़े कणों के आवेश और आवेश-से-द्रव्यमान अनुपात के बीच अंतर का उपयोग करते हुए, सब्सट्रेट और कैथोड सतह के बीच एक "बाधा" (या तो एक बाफ़ल या एक घुमावदार ट्यूब दीवार) होती है, जो किसी भी कण को ​​अंदर जाने से रोकती है। कैथोड और सब्सट्रेट के बीच सीधी रेखा, जबकि आयन चुंबकीय क्षेत्र से विक्षेपित हो सकते हैं और "अवरोध" से सब्सट्रेट तक जा सकते हैं।

चुंबकीय निस्पंदन उपकरण का कार्य सिद्धांत

चुंबकीय क्षेत्र में, पे<

पे और पाई क्रमशः इलेक्ट्रॉनों और आयनों की लार्मोर त्रिज्या हैं, और चुंबकीय फिल्टर का आंतरिक व्यास है।प्लाज्मा में इलेक्ट्रॉन लोरेंत्ज़ बल से प्रभावित होते हैं और चुंबकीय क्षेत्र के साथ अक्षीय रूप से घूमते हैं, जबकि लार्मोर त्रिज्या में आयनों और इलेक्ट्रॉनों के बीच अंतर के कारण चुंबकीय क्षेत्र का आयनों के क्लस्टरिंग पर कम प्रभाव पड़ता है।हालाँकि, जब चुंबकीय फिल्टर डिवाइस की धुरी के साथ इलेक्ट्रॉन गति करता है, तो यह अपने फोकस और मजबूत नकारात्मक विद्युत क्षेत्र के कारण घूर्णन गति के लिए अक्षीय के साथ आयनों को आकर्षित करेगा, और इलेक्ट्रॉन की गति आयन से अधिक है, इसलिए इलेक्ट्रॉन आयन को लगातार आगे की ओर खींचें, जबकि प्लाज्मा हमेशा अर्ध-विद्युत रूप से तटस्थ रहता है।बड़े कण विद्युत रूप से तटस्थ या थोड़े नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, और गुणवत्ता आयनों और इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत बड़ी होती है, मूल रूप से चुंबकीय क्षेत्र और जड़ता के साथ रैखिक गति से प्रभावित नहीं होती है, और आंतरिक दीवार के साथ टकराव के बाद फ़िल्टर हो जाएगी उपकरण।
झुकने वाले चुंबकीय क्षेत्र की वक्रता और ढाल बहाव और आयन-इलेक्ट्रॉन टकराव के संयुक्त कार्य के तहत, प्लाज्मा को चुंबकीय निस्पंदन उपकरण में विक्षेपित किया जा सकता है।आज उपयोग किए जाने वाले सामान्य सैद्धांतिक मॉडल मोरोज़ोव फ्लक्स मॉडल और डेविडसन कठोर रोटर मॉडल हैं, जिनमें निम्नलिखित सामान्य विशेषता है: एक चुंबकीय क्षेत्र है जो इलेक्ट्रॉनों को सख्ती से पेचदार तरीके से स्थानांतरित करता है।
चुंबकीय निस्पंदन उपकरण में प्लाज्मा की अक्षीय गति को निर्देशित करने वाले चुंबकीय क्षेत्र की ताकत ऐसी होनी चाहिए:

Mi, Vo, और Z क्रमशः आयन द्रव्यमान, परिवहन वेग और ले जाए गए आवेशों की संख्या हैं।a चुंबकीय फ़िल्टर का आंतरिक व्यास है, और e इलेक्ट्रॉन आवेश है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ उच्च ऊर्जा आयन इलेक्ट्रॉन किरण से पूरी तरह से बंधे नहीं हो सकते हैं।वे चुंबकीय फिल्टर की आंतरिक दीवार तक पहुंच सकते हैं, जिससे आंतरिक दीवार सकारात्मक क्षमता पर हो जाती है, जो बदले में आयनों को आंतरिक दीवार तक पहुंचने से रोकती है और प्लाज्मा के नुकसान को कम करती है।
इस घटना के अनुसार, लक्ष्य आयन परिवहन दक्षता में सुधार के लिए आयनों की टक्कर को रोकने के लिए चुंबकीय फिल्टर डिवाइस की दीवार पर एक उचित सकारात्मक पूर्वाग्रह दबाव लागू किया जा सकता है।

चुंबकीय निस्पंदन उपकरण का वर्गीकरण
(1)रैखिक संरचना।चुंबकीय क्षेत्र आयन बीम प्रवाह के लिए एक मार्गदर्शक के रूप में कार्य करता है, कैथोड स्पॉट के आकार और मैक्रोस्कोपिक कण समूहों के अनुपात को कम करता है, जबकि प्लाज्मा के भीतर टकराव को तेज करता है, तटस्थ कणों को आयनों में परिवर्तित करता है और मैक्रोस्कोपिक की संख्या को कम करता है। कण समूह, और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत बढ़ने के साथ बड़े कणों की संख्या तेजी से कम हो रही है।पारंपरिक मल्टी-आर्क आयन कोटिंग विधि की तुलना में, यह संरचित उपकरण अन्य तरीकों से होने वाली दक्षता में महत्वपूर्ण कमी को दूर करता है और बड़े कणों की संख्या को लगभग 60% कम करते हुए अनिवार्य रूप से निरंतर फिल्म जमाव दर सुनिश्चित कर सकता है।
(2) वक्र-प्रकार की संरचना।यद्यपि संरचना के विभिन्न रूप हैं, परंतु मूल सिद्धांत एक ही है।प्लाज्मा चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत क्षेत्र के संयुक्त कार्य के तहत चलता है, और चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग चुंबकीय बल रेखाओं की दिशा में गति को विक्षेपित किए बिना प्लाज्मा को सीमित करने और नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।और अनावेशित कण रैखिक दिशा में गति करेंगे और अलग हो जायेंगे।इस संरचनात्मक उपकरण द्वारा तैयार की गई फिल्मों में उच्च कठोरता, कम सतह खुरदरापन, अच्छा घनत्व, समान अनाज का आकार और मजबूत फिल्म आधार आसंजन होता है।एक्सपीएस विश्लेषण से पता चलता है कि इस प्रकार के उपकरण के साथ लेपित टीए-सी फिल्मों की सतह कठोरता 56 जीपीए तक पहुंच सकती है, इस प्रकार घुमावदार संरचना उपकरण बड़े कण हटाने के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली और प्रभावी विधि है, लेकिन लक्ष्य आयन परिवहन दक्षता की आवश्यकता है और सुधार हुआ.90° मोड़ चुंबकीय निस्पंदन उपकरण सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले घुमावदार संरचना उपकरणों में से एक है।टीए-सी फिल्मों की सतह प्रोफ़ाइल पर प्रयोगों से पता चलता है कि 360 डिग्री मोड़ चुंबकीय निस्पंदन डिवाइस की सतह प्रोफ़ाइल 90 डिग्री मोड़ चुंबकीय निस्पंदन डिवाइस की तुलना में ज्यादा नहीं बदलती है, इसलिए बड़े कणों के लिए 90 डिग्री मोड़ चुंबकीय निस्पंदन का प्रभाव मूल रूप से हो सकता है हासिल।90° बेंड चुंबकीय निस्पंदन उपकरण में मुख्य रूप से दो प्रकार की संरचनाएं होती हैं: एक निर्वात कक्ष में रखा गया बेंड सोलनॉइड होता है, और दूसरा निर्वात कक्ष से बाहर रखा जाता है, और उनके बीच का अंतर केवल संरचना में होता है।90° बेंड चुंबकीय निस्पंदन उपकरण का कार्यशील दबाव 10-2Pa के क्रम में है, और इसका उपयोग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है, जैसे कोटिंग नाइट्राइड, ऑक्साइड, अनाकार कार्बन, अर्धचालक फिल्म और धातु या गैर-धातु फिल्म .

चुंबकीय निस्पंदन उपकरण की दक्षता
चूंकि सभी बड़े कण दीवार के साथ लगातार टकराव में गतिज ऊर्जा नहीं खो सकते हैं, एक निश्चित संख्या में बड़े कण पाइप आउटलेट के माध्यम से सब्सट्रेट तक पहुंच जाएंगे।इसलिए, एक लंबे और संकीर्ण चुंबकीय निस्पंदन उपकरण में बड़े कणों की निस्पंदन दक्षता अधिक होती है, लेकिन इस समय यह लक्ष्य आयनों के नुकसान को बढ़ा देगा और साथ ही संरचना की जटिलता को भी बढ़ा देगा।इसलिए, यह सुनिश्चित करना कि चुंबकीय निस्पंदन उपकरण में उत्कृष्ट बड़े कण हटाने और आयन परिवहन की उच्च दक्षता है, उच्च प्रदर्शन वाली पतली फिल्मों को जमा करने में व्यापक अनुप्रयोग संभावना के लिए मल्टी-आर्क आयन कोटिंग तकनीक के लिए एक आवश्यक शर्त है।चुंबकीय निस्पंदन उपकरण का संचालन चुंबकीय क्षेत्र की ताकत, मोड़ पूर्वाग्रह, यांत्रिक बाफ़ल एपर्चर, आर्क स्रोत वर्तमान और चार्ज कण घटना कोण से प्रभावित होता है।चुंबकीय निस्पंदन उपकरण के उचित पैरामीटर सेट करके, बड़े कणों के फ़िल्टरिंग प्रभाव और लक्ष्य की आयन स्थानांतरण दक्षता में प्रभावी ढंग से सुधार किया जा सकता है।