Технологияи филтратсияи магнитӣ

Назарияи асосии дастгоҳи филтратсияи магнитӣ
Механизми филтркунии дастгоҳи филтркунии магнитӣ барои зарраҳои калон дар нури плазма чунин аст:
Бо истифода аз фарқияти байни плазма ва зарраҳои калон дар заряд ва таносуби заряд ба масса, дар байни субстрат ва сатҳи катод "монеа" (ё девори қубур ё девори каҷ) мавҷуд аст, ки ҳама зарраҳои дар як зарра ҳаракаткунандаро манъ мекунад. хати рости байни катод ва субстрат, дар ҳоле ки ионҳо метавонанд тавассути майдони магнитӣ ғарқ шуда, аз «монеа» ба субстрат гузаранд.

Принсипи кори дастгоҳи филтратсияи магнитӣ

Дар майдони магнитй Pe<

Pe ва Pi мутаносибан радиусҳои Лармори электронҳо ва ионҳо ва а диаметри дарунии филтри магнитӣ мебошанд.Электронҳо дар плазма ба қувваи Лоренц таъсир карда, дар баробари майдони магнитӣ ба таври меҳвар чарх мезананд, дар ҳоле ки майдони магнитӣ аз сабаби фарқияти байни ионҳо ва электронҳо дар радиуси Лармор ба кластершавии ионҳо камтар таъсир мерасонад.Аммо, вақте ки электрон дар баробари меҳвари дастгоҳи филтри магнитӣ ҳаракат мекунад, он ионҳоро дар баробари меҳвар барои ҳаракати гардиш аз ҳисоби фокус ва майдони манфии манфии худ ҷалб мекунад ва суръати электрон аз ион зиёдтар аст, бинобар ин электрон пайваста ионро ба пеш кашед, дар ҳоле ки плазма ҳамеша аз ҷиҳати электрикӣ бетараф мемонад.Зарраҳои калон аз ҷиҳати барқӣ бетараф ё каме манфӣ зарядноканд ва сифат аз ионҳо ва электронҳо хеле калонтар аст, ки асосан аз майдони магнитӣ ва ҳаракати хатӣ дар баробари инерсия таъсир намерасонанд ва пас аз бархӯрд бо девори дарунии он филтр карда мешаванд. дастгоҳ.
Дар доираи функсияи якҷояи каҷшавии майдони магнитии хамшаванда ва бархӯрдҳои градиентӣ ва ион-электрон, плазмаро дар дастгоҳи филтратсияи магнитӣ буриш кардан мумкин аст.Дар Моделҳои назариявии умумӣ, ки имрӯз истифода мешаванд, модели флюси Морозов ва модели ротори сахти Дэвидсон мебошанд, ки хусусияти умумии зерин доранд: майдони магнитӣ мавҷуд аст, ки электронҳоро ба таври қатъӣ спиралӣ ҳаракат мекунад.
Қувваи майдони магнитӣ, ки ҳаракати меҳвари плазмаро дар дастгоҳи филтратсияи магнитӣ роҳнамоӣ мекунад, бояд чунин бошад, ки:

Mi, Vo ва Z мутаносибан массаи ион, суръати интиқол ва шумораи зарядҳои интиқолшуда мебошанд.a - диаметри дарунии филтри магнитӣ ва e заряди электронӣ.
Бояд қайд кард, ки баъзе ионҳои энергияи баландро шуои электрон пурра пайваст карда наметавонанд.Онҳо метавонанд ба девори дарунии филтри магнитӣ расида, девори ботиниро ба потенсиали мусбӣ табдил диҳанд, ки дар навбати худ аз идомаи расидани ионҳо ба девори дарунӣ монеъ мешавад ва талафоти плазмаро коҳиш медиҳад.
Тибқи ин падида, метавонад ба девори дастгоҳи филтри магнитӣ фишори мувофиқи ғарази мусбат татбиқ карда шавад, то бархӯрди ионҳоро пешгирӣ кунад, то самаранокии интиқоли ионҳои ҳадафро беҳтар кунад.

Таснифи дастгоҳи филтратсияи магнитӣ
(1) Сохтори хатӣ.Майдони магнитӣ ҳамчун роҳнамо барои ҷараёни шуои ионҳо амал карда, андозаи нуқтаи катод ва таносуби кластерҳои зарраҳои макроскопиро коҳиш медиҳад, дар ҳоле ки бархӯрдҳоро дар дохили плазма пурзӯр мекунад, ба табдили зарраҳои нейтралӣ ба ионҳо ва кам кардани миқдори макроскопӣ мусоидат мекунад. кластерҳои зарраҳо ва бо афзоиши шиддати майдони магнитӣ шумораи зарраҳои калонро зуд коҳиш медиҳад.Дар муқоиса бо усули анъанавии рӯйпӯшкунии ионҳои бисёркамон, ин дастгоҳи сохторӣ коҳиши назарраси самаранокии тавассути усулҳои дигарро бартараф мекунад ва метавонад суръати доимии таҳшиншавии филмро ҳангоми кам кардани шумораи зарраҳои калон тақрибан 60% таъмин кунад.
(2) Сохтори навъи каҷ.Гарчанде ки сохтор шаклҳои гуногун дорад, аммо принсипи асосӣ як аст.Плазма зери вазифаи якҷояи майдони магнитӣ ва майдони барқ ​​​​ҳаракат мекунад ва майдони магнитӣ барои маҳдуд кардан ва идора кардани плазма бидуни тағир додани ҳаракат дар самти хатҳои қувваи магнитӣ истифода мешавад.Ва зарраҳои заряднашуда қад-қади хаттӣ ҳаракат мекунанд ва аз ҳам ҷудо мешаванд.Плёнкахое, ки ин асбоби конструк-торй тайёр мекунад, сахтии баланд, нохамвории пасти сатх, зичии хуб, андозаи якхелаи дона ва часпиши мустахками асоси плёнка доранд.Таҳлили XPS нишон медиҳад, ки сахтии сатҳи филмҳои ta-C, ки бо ин навъи дастгоҳ пӯшонида шудаанд, метавонад ба 56 GPa расад, аз ин рӯ дастгоҳи сохтори каҷ усули аз ҳама васеъ истифодашаванда ва самараноки бартараф кардани зарраҳои калон аст, аммо самаранокии интиқоли ионҳои мақсаднок бояд ҳатман бошад. боз хам бехтар гардид.Дастгоҳи филтратсияи магнитии 90° хам яке аз дастгоҳҳои сохтори қубури васеъ истифодашаванда мебошад.Таҷрибаҳо дар профили сатҳи филмҳои Ta-C нишон медиҳанд, ки профили сатҳи дастгоҳи филтратсияи магнитии 360 ° хам дар муқоиса бо дастгоҳи филтратсияи магнитии 90 ° хам чандон тағир намеёбад, аз ин рӯ таъсири филтратсияи магнитии 90 ° хам барои зарраҳои калон метавонад асосан бошад. ноил гардид.Дастгоҳи филтратсияи магнитии 90° хам асосан ду намуди сохтор дорад: яке электромагнитҳои печдор дар камераи вакуумӣ ва дигаре аз камераи вакуумӣ ҷойгир карда шудааст ва фарқияти байни онҳо танҳо дар сохтор аст.Фишори кории дастгоҳи филтратсияи магнитии 90 ° хамшуда ба тартиби 10-2Pa аст ва онро дар доираи васеи барномаҳо, ба монанди нитриди пӯшиш, оксид, карбон аморфӣ, филми нимноқилӣ ва филми металлӣ ё ғайриметаллӣ истифода бурдан мумкин аст. .

Самаранокии дастгоҳи филтратсияи магнитӣ
Азбаски на ҳама зарраҳои калон метавонанд энергияи кинетикиро дар бархӯрди доимӣ бо девор гум кунанд, миқдори муайяни зарраҳои калон тавассути баромади қубур ба субстрат мерасад.Аз ин рӯ, дастгоҳи филтратсияи магнитии дароз ва танг дорои самаранокии филтратсияи зарраҳои калон аст, аммо дар ин вақт он талафоти ионҳои мақсаднокро зиёд мекунад ва дар айни замон мураккабии сохторро зиёд мекунад.Аз ин рӯ, таъмини он, ки дастгоҳи филтратсияи магнитӣ дорои тозакунии аълои зарраҳои калон ва самаранокии баланди интиқоли ионҳо мебошад, як шарти зарурии технологияи пӯшиши ионҳои бисёркамонӣ барои доштани дурнамои васеи татбиқ дар гузоштани плёнкаҳои тунуки баландсифат мебошад.Ба кори дастгоҳи филтратсияи магнитӣ қувваи майдони магнитӣ, ғарази хам, кушодагии механикии кафшер, ҷараёни манбаи камон ва кунҷи паҳншавии зарраҳои заряднок таъсир мерасонад.Бо гузоштани параметрҳои оқилонаи дастгоҳи филтратсияи магнитӣ, таъсири филтркунии зарраҳои калон ва самаранокии интиқоли ионҳои ҳадаф метавонад ба таври муассир беҳтар карда шавад.