Teknologjia e filtrimit magnetik

Teoria bazë e pajisjes së filtrimit magnetik
Mekanizmi i filtrimit të pajisjes magnetike të filtrimit për grimcat e mëdha në rrezen e plazmës është si më poshtë:
Duke përdorur ndryshimin midis plazmës dhe grimcave të mëdha në ngarkim dhe raportin ngarkesë-masë, ekziston një "pengesë" (qoftë një mur i lakuar ose një mur tubi i lakuar) që vendoset midis nënshtresës dhe sipërfaqes së katodës, e cila bllokon çdo grimcë që lëviz në vijë e drejtë midis katodës dhe nënshtresës, ndërsa jonet mund të devijohen nga fusha magnetike dhe të kalojnë përmes "barrierës" në nënshtresë.

Parimi i funksionimit të pajisjes së filtrimit magnetik

Në fushën magnetike, Pe<

Pe dhe Pi janë përkatësisht rrezet Larmor të elektroneve dhe joneve, dhe a është diametri i brendshëm i filtrit magnetik.Elektronet në plazmë ndikohen nga forca e Lorencit dhe rrotullohen përgjatë fushës magnetike në mënyrë boshtore, ndërsa fusha magnetike ka më pak efekt në grumbullimin e joneve për shkak të ndryshimit midis joneve dhe elektroneve në rrezen e Larmorit.Sidoqoftë, kur lëvizja e elektronit përgjatë boshtit të pajisjes së filtrit magnetik, ajo do të tërheqë jone përgjatë boshtit për lëvizjen rrotulluese për shkak të fokusit të tij dhe fushës së fortë negative elektrike, dhe shpejtësia e elektronit është më e madhe se joni, kështu që elektroni vazhdimisht tërheq jonin përpara, ndërsa plazma mbetet gjithmonë pothuajse neutrale nga ana elektrike.Grimcat e mëdha janë elektrikisht neutrale ose pak të ngarkuara negativisht, dhe cilësia është shumë më e madhe se jonet dhe elektronet, në thelb nuk ndikohen nga fusha magnetike dhe lëvizja lineare përgjatë inercisë dhe do të filtrohen pas përplasjes me murin e brendshëm të pajisje.
Nën funksionin e kombinuar të lakimit të fushës magnetike të përkuljes dhe lëvizjes së gradientit dhe përplasjeve jon-elektron, plazma mund të devijohet në pajisjen e filtrimit magnetik.Në Modelet teorike të zakonshme të përdorura sot janë modeli i fluksit Morozov dhe modeli i rotorit të ngurtë Davidson, të cilët kanë karakteristikat e mëposhtme të përbashkëta: ekziston një fushë magnetike që i bën elektronet të lëvizin në mënyrë strikte spirale.
Fuqia e fushës magnetike që drejton lëvizjen boshtore të plazmës në pajisjen e filtrimit magnetik duhet të jetë e tillë që:

Mi, Vo dhe Z janë respektivisht masa e joneve, shpejtësia e transportit dhe numri i ngarkesave të bartura.a është diametri i brendshëm i filtrit magnetik dhe e është ngarkesa e elektronit.
Duhet të theksohet se disa jone me energji më të lartë nuk mund të lidhen plotësisht nga tufa elektronike.Ato mund të arrijnë në murin e brendshëm të filtrit magnetik, duke e bërë murin e brendshëm në një potencial pozitiv, i cili nga ana tjetër pengon që jonet të vazhdojnë të arrijnë në murin e brendshëm dhe redukton humbjen e plazmës.
Sipas këtij fenomeni, një presion i përshtatshëm i paragjykimit pozitiv mund të aplikohet në murin e pajisjes së filtrit magnetik për të penguar përplasjen e joneve për të përmirësuar efikasitetin e transportit të joneve të synuara.

Klasifikimi i pajisjes së filtrimit magnetik
(1) Struktura lineare.Fusha magnetike vepron si një udhëzues për rrjedhën e rrezes jonike, duke zvogëluar madhësinë e pikës së katodës dhe proporcionin e grupimeve makroskopike të grimcave, duke intensifikuar përplasjet brenda plazmës, duke nxitur shndërrimin e grimcave neutrale në jone dhe duke zvogëluar numrin e grimcave makroskopike. grupimet e grimcave, dhe duke reduktuar me shpejtësi numrin e grimcave të mëdha ndërsa forca e fushës magnetike rritet.Krahasuar me metodën konvencionale të veshjes së joneve me shumë hark, kjo pajisje e strukturuar kapërcen reduktimin e ndjeshëm të efikasitetit të shkaktuar nga metodat e tjera dhe mund të sigurojë një shkallë thelbësore konstante të depozitimit të filmit duke reduktuar numrin e grimcave të mëdha me rreth 60%.
(2) Struktura e tipit kurbë.Edhe pse struktura ka forma të ndryshme, por parimi bazë është i njëjtë.Plazma lëviz nën funksionin e kombinuar të fushës magnetike dhe fushës elektrike, dhe fusha magnetike përdoret për të kufizuar dhe kontrolluar plazmën pa devijuar lëvizjen përgjatë drejtimit të linjave të forcës magnetike.Dhe grimcat e pangarkuara do të lëvizin përgjatë vijës lineare dhe do të ndahen.Filmat e përgatitur nga kjo pajisje strukturore kanë fortësi të lartë, vrazhdësi të ulët të sipërfaqes, densitet të mirë, madhësi uniforme të kokrrizave dhe ngjitje të fortë të bazës së filmit.Analiza XPS tregon se fortësia e sipërfaqes së filmave ta-C të veshura me këtë lloj pajisjeje mund të arrijë 56 GPa, kështu që pajisja e strukturës së lakuar është metoda më e përdorur dhe më efektive për heqjen e grimcave të mëdha, por efikasiteti i transportit të joneve të synuara duhet të jetë përmirësuar më tej.Pajisja e filtrimit magnetik me përkulje 90° është një nga pajisjet më të përdorura të strukturës së lakuar.Eksperimentet në profilin e sipërfaqes së filmave Ta-C tregojnë se profili i sipërfaqes së pajisjes së filtrimit magnetik me përkulje 360° nuk ndryshon shumë në krahasim me pajisjen e filtrimit magnetik me përkulje 90°, kështu që efekti i filtrimit magnetik me përkulje 90° për grimcat e mëdha mund të jetë në thelb arritur.Pajisja e filtrimit magnetik me përkulje 90° ka kryesisht dy lloje strukturash: njëra është një solenoid i përkuljes i vendosur në dhomën e vakumit, dhe tjetri është i vendosur jashtë dhomës së vakumit, dhe ndryshimi midis tyre është vetëm në strukturë.Presioni i punës i pajisjes së filtrimit magnetik me përkulje 90° është në rendin 10-2Pa dhe mund të përdoret në një gamë të gjerë aplikimesh, si nitridi i veshjes, oksidi, karboni amorf, filmi gjysmëpërçues dhe filmi metalik ose jometal. .

Efikasiteti i pajisjes së filtrimit magnetik
Meqenëse jo të gjitha grimcat e mëdha mund të humbasin energjinë kinetike në përplasjet e vazhdueshme me murin, një numër i caktuar grimcash të mëdha do të arrijnë në nënshtresë përmes daljes së tubit.Prandaj, një pajisje e gjatë dhe e ngushtë e filtrimit magnetik ka një efikasitet më të lartë të filtrimit të grimcave të mëdha, por në këtë kohë do të rrisë humbjen e joneve të synuara dhe në të njëjtën kohë do të rrisë kompleksitetin e strukturës.Prandaj, sigurimi që pajisja e filtrimit magnetik të ketë heqje të shkëlqyeshme të grimcave të mëdha dhe efikasitet të lartë të transportit të joneve është një parakusht i domosdoshëm që teknologjia e veshjes së joneve me shumë hark të ketë një perspektivë të gjerë aplikimi në depozitimin e filmave të hollë me performancë të lartë.Funksionimi i pajisjes së filtrimit magnetik ndikohet nga forca e fushës magnetike, paragjykimi i përkuljes, hapja mekanike e diafragmës, rryma e burimit të harkut dhe këndi i incidencës së grimcave të ngarkuara.Duke vendosur parametra të arsyeshëm të pajisjes së filtrimit magnetik, efekti filtrues i grimcave të mëdha dhe efikasiteti i transferimit të joneve të objektivit mund të përmirësohet në mënyrë efektive.