მაგნიტური ფილტრაციის ტექნოლოგია

მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის ძირითადი თეორია
პლაზმის სხივში დიდი ნაწილაკების მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის ფილტრაციის მექანიზმი შემდეგია:
პლაზმასა და მსხვილ ნაწილაკებს შორის განსხვავებულობის გამოყენებით და მუხტის მასას თანაფარდობას შორის, სუბსტრატსა და კათოდის ზედაპირს შორის მოთავსებულია „ბარიერი“ (ან ბაფლი ან მრუდი მილის კედელი), რომელიც ბლოკავს ნებისმიერ ნაწილაკს, რომელიც მოძრაობს სწორი ხაზი კათოდსა და სუბსტრატს შორის, ხოლო იონები შეიძლება გადახრილი იქნეს მაგნიტური ველით და გაიარონ „ბარიერი“ სუბსტრატამდე.

მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის მუშაობის პრინციპი

მაგნიტურ ველში Pe<

Pe და Pi არის ელექტრონების და იონების ლარმორის რადიუსი, ხოლო a არის მაგნიტური ფილტრის შიდა დიამეტრი.პლაზმაში ელექტრონებზე გავლენას ახდენს ლორენცის ძალა და ტრიალებს მაგნიტური ველის გასწვრივ ღერძულად, ხოლო მაგნიტური ველი ნაკლებად მოქმედებს იონების დაგროვებაზე ლარმორის რადიუსში იონებსა და ელექტრონებს შორის სხვაობის გამო.თუმცა, როდესაც ელექტრონი მოძრაობს მაგნიტური ფილტრის მოწყობილობის ღერძის გასწვრივ, ის მიიზიდავს იონებს ღერძზე ბრუნვის მოძრაობისთვის მისი ფოკუსის და ძლიერი უარყოფითი ელექტრული ველის გამო, ხოლო ელექტრონის სიჩქარე იონზე მეტია, ამიტომ ელექტრონი გამუდმებით უბიძგებს იონს წინ, ხოლო პლაზმა ყოველთვის რჩება კვაზი-ელექტრონულად ნეიტრალური.დიდი ნაწილაკები ელექტრულად ნეიტრალურია ან ოდნავ უარყოფითად დამუხტული და ხარისხი ბევრად აღემატება იონებსა და ელექტრონებს, ძირითადად არ ახდენს გავლენას მაგნიტური ველისა და წრფივი მოძრაობა ინერციის გასწვრივ და გაფილტრული იქნება შიდა კედელთან შეჯახების შემდეგ. მოწყობილობა.
მოღუნული მაგნიტური ველის გამრუდების და გრადიენტის დრიფტის და იონ-ელექტრონული შეჯახების კომბინირებული ფუნქციით, პლაზმა შეიძლება გადახრილი იქნეს მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობაში.დღეს გამოყენებული საერთო თეორიულ მოდელებში არის მოროზოვის ნაკადის მოდელი და დევიდსონის ხისტი როტორის მოდელი, რომლებსაც აქვთ შემდეგი საერთო მახასიათებელი: არსებობს მაგნიტური ველი, რომელიც აიძულებს ელექტრონებს მოძრაობდნენ მკაცრად სპირალური გზით.
მაგნიტური ველის სიძლიერე, რომელიც ხელმძღვანელობს პლაზმის ღერძულ მოძრაობას მაგნიტურ ფილტრაციის მოწყობილობაში, უნდა იყოს ისეთი, რომ:

Mi, Vo და Z არის იონის მასა, ტრანსპორტირების სიჩქარე და გადატანილი მუხტების რაოდენობა, შესაბამისად.a არის მაგნიტური ფილტრის შიდა დიამეტრი, ხოლო e არის ელექტრონის მუხტი.
უნდა აღინიშნოს, რომ ზოგიერთი უმაღლესი ენერგიის იონი სრულად ვერ იქნება შეკრული ელექტრონული სხივით.მათ შეუძლიათ მიაღწიონ მაგნიტური ფილტრის შიდა კედელს, აქცევენ შიდა კედელს პოზიტიურ პოტენციალს, რაც თავის მხრივ აფერხებს იონებს შიდა კედელამდე მისვლას და ამცირებს პლაზმის დაკარგვას.
ამ ფენომენის მიხედვით, შესაბამისი დადებითი მიკერძოებული წნევა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაგნიტური ფილტრის მოწყობილობის კედელზე, რათა დათრგუნოს იონების შეჯახება სამიზნე იონის ტრანსპორტირების ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.

მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის კლასიფიკაცია
(1)ხაზოვანი სტრუქტურა.მაგნიტური ველი მოქმედებს როგორც სახელმძღვანელო იონური სხივის ნაკადისთვის, ამცირებს კათოდური ლაქის ზომას და მაკროსკოპული ნაწილაკების გროვების პროპორციას, ამავდროულად აძლიერებს შეჯახებებს პლაზმაში, იწვევს ნეიტრალური ნაწილაკების იონებად გარდაქმნას და ამცირებს მაკროსკოპულ რაოდენობას. ნაწილაკების მტევანი და სწრაფად მცირდება დიდი ნაწილაკების რაოდენობა მაგნიტური ველის სიძლიერის მატებასთან ერთად.ჩვეულებრივი მრავალრკალიანი იონის საფარის მეთოდთან შედარებით, ეს სტრუქტურირებული მოწყობილობა გადალახავს სხვა მეთოდებით გამოწვეულ ეფექტურობის მნიშვნელოვან შემცირებას და შეუძლია უზრუნველყოს ფილმის დეპონირების არსებითად მუდმივი სიჩქარე, ხოლო დიდი ნაწილაკების რაოდენობა დაახლოებით 60%-ით შემცირდეს.
(2) მრუდის ტიპის სტრუქტურა.მართალია სტრუქტურას აქვს სხვადასხვა ფორმა, მაგრამ ძირითადი პრინციპი იგივეა.პლაზმა მოძრაობს მაგნიტური ველისა და ელექტრული ველის კომბინირებული ფუნქციის ქვეშ, ხოლო მაგნიტური ველი გამოიყენება პლაზმის შესაზღუდად და გასაკონტროლებლად მაგნიტური ძალის ხაზების მიმართულებით მოძრაობის გადახრის გარეშე.და დაუმუხტველი ნაწილაკები გადაადგილდებიან წრფივი და დაშორდებიან.ამ სტრუქტურული მოწყობილობის მიერ მომზადებულ ფილმებს აქვთ მაღალი სიმტკიცე, დაბალი ზედაპირის უხეშობა, კარგი სიმკვრივე, ერთგვაროვანი მარცვლის ზომა და ფირის ფუძის ძლიერი გადაბმა.XPS ანალიზი აჩვენებს, რომ ამ ტიპის მოწყობილობით დაფარული ta-C ფილმების ზედაპირის სიმტკიცე შეიძლება მიაღწიოს 56 GPa-ს, შესაბამისად, მრუდი სტრუქტურის მოწყობილობა არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და ეფექტური მეთოდი დიდი ნაწილაკების მოსაშორებლად, მაგრამ სამიზნე იონის ტრანსპორტირების ეფექტურობა უნდა იყოს კიდევ უფრო გაუმჯობესდა.90° მოსახვევის მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობა არის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მრუდი სტრუქტურის მოწყობილობა.Ta-C ფილმების ზედაპირის პროფილზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ 360°-იანი მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის ზედაპირის პროფილი დიდად არ იცვლება 90°-იანი მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობასთან შედარებით, ამიტომ დიდი ნაწილაკებისთვის 90°-იანი მაგნიტური ფილტრაციის ეფექტი ძირითადად შეიძლება იყოს. მიღწეული.90° მოსახვევის მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობას ძირითადად აქვს ორი ტიპის კონსტრუქცია: ერთი არის მრუდის სოლენოიდი, რომელიც მოთავსებულია ვაკუუმ კამერაში, ხოლო მეორე მოთავსებულია ვაკუუმ კამერიდან და მათ შორის განსხვავება მხოლოდ სტრუქტურაშია.90°-იანი მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის სამუშაო წნევა არის 10-2 Pa და მისი გამოყენება შესაძლებელია აპლიკაციების ფართო სპექტრში, როგორიცაა საფარი ნიტრიდი, ოქსიდი, ამორფული ნახშირბადი, ნახევარგამტარული ფილმი და ლითონის ან არამეტალის ფირი. .

მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის ეფექტურობა
ვინაიდან ყველა მსხვილ ნაწილაკს არ შეუძლია დაკარგოს კინეტიკური ენერგია კედელთან უწყვეტი შეჯახებისას, დიდი ნაწილაკების გარკვეული რაოდენობა მიაღწევს სუბსტრატს მილის გამოსასვლელით.ამიტომ გრძელ და ვიწრო მაგნიტურ ფილტრაციის მოწყობილობას აქვს დიდი ნაწილაკების ფილტრაციის უფრო მაღალი ეფექტურობა, მაგრამ ამ დროს ის გაზრდის სამიზნე იონების დაკარგვას და ამავდროულად გაზრდის სტრუქტურის სირთულეს.ამიტომ, იმის უზრუნველყოფა, რომ მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობას აქვს დიდი ნაწილაკების მოცილება და იონური ტრანსპორტირების მაღალი ეფექტურობა, აუცილებელი წინაპირობაა მრავალ რკალის იონური საფარის ტექნოლოგიისთვის, რომ ჰქონდეს ფართო გამოყენების პერსპექტივა მაღალი ხარისხის თხელი ფენების დეპონირებაში.მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის მუშაობაზე გავლენას ახდენს მაგნიტური ველის სიძლიერე, მოსახვევის მიკერძოება, მექანიკური ბაფლის დიაფრაგმა, რკალის წყაროს დენი და დამუხტული ნაწილაკების დაცემის კუთხე.მაგნიტური ფილტრაციის მოწყობილობის გონივრული პარამეტრების დაყენებით, დიდი ნაწილაკების ფილტრაციის ეფექტი და სამიზნის იონის გადაცემის ეფექტურობა შეიძლება ეფექტურად გაუმჯობესდეს.