Магниттик чыпкалоо технологиясы

Магниттик чыпкалоо түзүлүшүнүн негизги теориясы
Плазмалык нурдагы чоң бөлүкчөлөрдү магниттик чыпкалоочу аппараттын чыпкалоо механизми төмөнкүдөй:
Плазма менен заряддагы чоң бөлүкчөлөрдүн ортосундагы айырманы жана заряд-массага катышын колдонуп, субстрат менен катоддун бетинин ортосунда "тоскоолдук" (же тосмо же ийри түтүк дубалы) пайда болуп, ал бөлүкчөлөрдүн ичинде кыймылдап жаткан бөлүкчөлөрдү бөгөттөйт. катод менен субстраттын ортосундагы түз сызык, ал эми иондор магнит талаасынан бурулуп, субстраттын "тоскоолдугу" аркылуу өтүшү мүмкүн.

Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн иштөө принциби

Магниттик талаада Пе<

Pe жана Pi - тиешелүүлүгүнө жараша электрондор менен иондордун Лармор радиустары, а - магнит чыпкасынын ички диаметри.Плазманын электрондоруна Лоренц күчү таасир этет жана магнит талаасы боюнча октук боюнча айланышат, ал эми магнит талаасы Лармор радиусунда иондор менен электрондордун ортосундагы айырмачылыктан улам иондордун топтолушуна азыраак таасир этет.Бирок, магниттик чыпкалоочу аппараттын огу боюнча электрон кыймылы болгондо, анын фокусунан жана күчтүү терс электр талаасынан улам, айлануу кыймылы үчүн ок боюнча иондорду тартат жана электрондун ылдамдыгы иондон чоңураак, ошондуктан электрон ионду дайыма алдыга тартат, ал эми плазма дайыма квази-электрдик нейтралдуу бойдон калат.Чоң бөлүкчөлөр электрдик нейтралдуу же бир аз терс заряддуу жана сапаты иондор менен электрондордон алда канча чоңураак, негизинен магнит талаасы жана инерция боюнча сызыктуу кыймыл таасир этпейт жана ички дубал менен кагылышуудан кийин чыпкаланат. түзмөк.
Ийилген магнит талаасынын ийрилиги жана градиент дрейфинин жана ион-электрондук кагылышуулардын бириккен функциясынын астында плазманы магниттик чыпкалоочу түзүлүштө бурушу мүмкүн.Учурда кеңири таралган теориялык моделдер Морозов агымынын модели жана Дэвидсон катуу ротор модели болуп саналат, алар төмөнкүдөй жалпы өзгөчөлүктөргө ээ: электрондорду катуу спираль түрүндө кыймылга келтирүүчү магнит талаасы бар.
Магниттик чыпкалоочу түзүлүштөгү плазманын октук кыймылын жетектеген магнит талаасынын күчү төмөнкүдөй болушу керек:

Mi, Vo жана Z тиешелүүлүгүнө жараша иондун массасы, транспорттук ылдамдык жана ташылган заряддардын саны.а – магнит чыпкасынын ички диаметри, е – электрон заряды.
Белгилей кетчү нерсе, кээ бир жогорку энергиялуу иондор электрондук нур менен толук байланыша албайт.Алар магнит чыпкасынын ички дубалына жетип, ички дубалды оң потенциалга алып келиши мүмкүн, бул өз кезегинде иондордун ички дубалга жетүүсүн токтотот жана плазманын жоготуусун азайтат.
Бул көрүнүшкө ылайык, максаттуу ион транспортунун натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн иондордун кагылышуусуна бөгөт коюу үчүн магниттик чыпкалоочу аппараттын дубалына тиешелүү оң тенденция басымы колдонулушу мүмкүн.

Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн классификациясы
(1) Сызыктуу түзүлүш.Магнит талаасы ион нурунун агымы үчүн жетектөөчү ролду ойнойт, катодтук тактын өлчөмүн жана макроскопиялык бөлүкчөлөрдүн үлүшүн азайтат, ошол эле учурда плазманын ичиндеги кагылышууларды күчөтөт, нейтралдуу бөлүкчөлөрдүн иондорго айланышына түрткү берет жана макроскопиялыктардын санын азайтат. бөлүкчөлөрдүн кластерлери жана магнит талаасынын күчү жогорулаган сайын чоң бөлүкчөлөрдүн санын тез кыскартуу.Кадимки көп жаа иондук каптоо ыкмасы менен салыштырганда, бул түзүмдүк түзүлүш башка ыкмалар менен шартталган натыйжалуулуктун олуттуу төмөндөшүн жеңет жана чоң бөлүкчөлөрдүн санын болжол менен 60% кыскартуу менен, негизинен туруктуу пленка коюу ылдамдыгын камсыздай алат.
(2) Ийри тибиндеги түзүлүш.Түзүлүшү ар кандай формада болгону менен, негизги принцип бир.Плазма магнит талаасы менен электр талаасынын бириккен функциясы астында кыймылдайт, ал эми магнит талаасы магниттик күч сызыктарынын багыты боюнча кыймылды бурбастан плазманы чектөө жана башкаруу үчүн колдонулат.Ал эми зарядсыз бөлүкчөлөр сызыктуу сызык боюнча жылып, бөлүнүшөт.Бул структуралык түзүлүш тарабынан даярдалган пленкалар жогорку катуулугуна, төмөн бетинин бүдүрлүүлүгүнө, жакшы тыгыздыкка, бирдей дан өлчөмүнө жана пленканын негизинин күчтүү адгезиясына ээ.XPS анализи көрсөткөндөй, бул типтеги аппараттар менен капталган ta-C пленкаларынын беттик катуулугу 56 GPa жетиши мүмкүн, ошондуктан ийри түзүлүштөгү түзүлүш ири бөлүкчөлөрдү жок кылуу үчүн эң кеңири колдонулган жана эффективдүү ыкма болуп саналат, бирок максаттуу ионду ташуу натыйжалуулугу болушу керек. андан ары жакшыртылды.90 ° ийилген магниттик чыпкалоо аппараты эң кеңири колдонулган ийри структуралык түзүлүштөрдүн бири болуп саналат.Ta-C тасмаларынын беттик профили боюнча эксперименттер көрсөткөндөй, 360 ° ийилген магниттик чыпкалоочу аппараттын беттик профили 90 ° ийилген магниттик чыпкалоочу аппаратка салыштырмалуу көп деле өзгөрбөйт, ошондуктан чоң бөлүкчөлөр үчүн 90 ° ийилген магниттик чыпкалоонун таасири негизинен болушу мүмкүн. жетишилген.90 ° ийилген магниттик чыпкалоо аппараты негизинен эки типтеги түзүлүшкө ээ: бири вакуумдук камерага орнотулган ийилүүчү электромагнит, ал эми экинчиси боштук камерасынан чыгып, алардын ортосундагы айырмачылык түзүмүндө гана.90 ° ийилген магниттик чыпкалоочу аппараттын жумушчу басымы 10-2Па тартибинде жана ал нитрид, оксид, аморфтук көмүртек, жарым өткөргүч пленка жана металл же металл эмес пленка сыяктуу кеңири чөйрөдө колдонулушу мүмкүн. .

Магниттик чыпкалоочу аппараттын эффективдүүлүгү
Бардык эле чоң бөлүкчөлөр дубал менен үзгүлтүксүз кагылышууда кинетикалык энергиясын жогото албагандыктан, чоң бөлүкчөлөрдүн белгилүү бир саны түтүктүн чыгышы аркылуу субстратка жетет.Демек, узун жана кууш магниттик чыпкалоочу түзүлүш чоң бөлүкчөлөрдүн чыпкалоо эффективдүүлүгүнө ээ, бирок бул учурда ал максаттуу иондордун жоготууларын көбөйтөт жана ошол эле учурда структуранын татаалдыгын жогорулатат.Ошондуктан, магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн эң сонун чоң бөлүкчөлөрдү жок кылуусун жана ион ташуунун жогорку эффективдүүлүгүн камсыз кылуу, көп жаа иондук каптоо технологиясы үчүн жогорку эффективдүү жука пленкаларды салууда кеңири колдонуу перспективасына ээ болуу үчүн зарыл шарт болуп саналат.Магниттик чыпкалоочу түзүлүштүн иштешине магнит талаасынын күчү, ийилүүсү, механикалык тосмонун апертурасы, дога булагынын агымы жана заряддалган бөлүкчөлөрдүн түшүү бурчу таасир этет.Магниттик чыпкалоо аппаратынын акылга сыярлык параметрлерин коюу менен, чоң бөлүкчөлөрдүн чыпкалоочу эффектиси жана максаттын ион өткөрүү эффективдүүлүгү натыйжалуу жакшыртылышы мүмкүн.