Magnit filtrlash texnologiyasi

Magnit filtrlash qurilmasining asosiy nazariyasi
Plazma nuridagi katta zarrachalar uchun magnit filtrlash moslamasining filtrlash mexanizmi quyidagicha:
Plazma va yirik zarrachalar o'rtasidagi farq va zaryadning massaga nisbatidan foydalanib, substrat va katod yuzasi o'rtasida "to'siq" (yoki to'siq yoki egri trubka devori) mavjud bo'lib, u har qanday zarrachalarni to'sib qo'yadi. katod va substrat o'rtasidagi to'g'ri chiziq, ionlar esa magnit maydon tomonidan burilib, "to'siq" orqali substratga o'tishi mumkin.

Magnit filtrlash moslamasining ishlash printsipi

Magnit maydonda Pe<

Pe va Pi mos ravishda elektron va ionlarning Larmor radiusi, a magnit filtrning ichki diametri.Plazmadagi elektronlar Lorentz kuchi taʼsirida boʻladi va magnit maydon boʻylab eksenel ravishda aylanadi, magnit maydon esa Larmor radiusidagi ionlar va elektronlar oʻrtasidagi farq tufayli ionlarning toʻplanishiga kamroq taʼsir qiladi.Biroq, elektron magnit filtr moslamasining o'qi bo'ylab harakat qilganda, uning diqqat markazida va kuchli salbiy elektr maydoni tufayli aylanish harakati uchun eksenel bo'ylab ionlarni tortadi va elektron tezligi iondan kattaroqdir, shuning uchun elektron ionni doimo oldinga torting, plazma esa har doim kvazelektrik neytral bo'lib qoladi.Katta zarralar elektr neytral yoki ozgina manfiy zaryadlangan va sifati ionlar va elektronlardan ancha katta, asosan magnit maydon va inertsiya bo'ylab chiziqli harakatga ta'sir qilmaydi va ichki devor bilan to'qnashgandan keyin filtrlanadi. qurilma.
Bükme magnit maydon egriligi va gradient siljishi va ion-elektron to'qnashuvining birlashgan funktsiyasi ostida plazma magnit filtrlash moslamasida burilishi mumkin.In Bugungi kunda qo'llaniladigan umumiy nazariy modellar Morozov oqimi modeli va Devidsonning qattiq rotor modeli bo'lib, ular quyidagi umumiy xususiyatga ega: elektronlarni qat'iy spiral tarzda harakatga keltiradigan magnit maydon mavjud.
Magnit filtrlash moslamasida plazmaning eksenel harakatini boshqaradigan magnit maydonning kuchi shunday bo'lishi kerak:

Mi, Vo va Z mos ravishda ion massasi, tashish tezligi va yuklar soni.a - magnit filtrning ichki diametri, e - elektron zaryadi.
Shuni ta'kidlash kerakki, ba'zi yuqori energiyali ionlar elektron nur bilan to'liq bog'lana olmaydi.Ular magnit filtrning ichki devoriga etib borishi mumkin, bu ichki devorni ijobiy potentsialga aylantiradi, bu esa o'z navbatida ionlarning ichki devorga etib borishini davom ettirishga to'sqinlik qiladi va plazma yo'qotilishini kamaytiradi.
Ushbu hodisaga ko'ra, maqsadli ion tashish samaradorligini oshirish uchun ionlarning to'qnashuvini inhibe qilish uchun magnit filtr qurilmasining devoriga tegishli musbat bosim bosimi qo'llanilishi mumkin.

Magnit filtrlash moslamasining tasnifi
(1) Chiziqli tuzilish.Magnit maydon ion nurlari oqimi uchun qo'llanma bo'lib, katod nuqtasining o'lchamini va makroskopik zarrachalar klasterlarining ulushini kamaytiradi, plazma ichidagi to'qnashuvlarni kuchaytiradi, neytral zarralarni ionlarga aylantirishga yordam beradi va makroskopik zarralar sonini kamaytiradi. zarrachalar klasterlari va magnit maydon kuchi ortishi bilan katta zarrachalar sonini tez kamaytiradi.An'anaviy ko'p yoyli ionli qoplama usuli bilan solishtirganda, ushbu tizimli qurilma boshqa usullar natijasida hosil bo'lgan samaradorlikning sezilarli pasayishini bartaraf qiladi va katta zarrachalar sonini taxminan 60% ga qisqartirgan holda doimiy plyonka cho'kish tezligini ta'minlaydi.
(2) Egri chiziqli struktura.Tuzilish turli shakllarga ega bo'lsa-da, lekin asosiy printsip bir xil.Plazma magnit maydon va elektr maydonning qo'shma funktsiyasi ostida harakat qiladi va magnit maydon magnit kuch chiziqlari yo'nalishi bo'ylab harakatni buzmasdan plazmani cheklash va boshqarish uchun ishlatiladi.Va zaryadsiz zarralar chiziqli bo'ylab harakatlanadi va ajratiladi.Ushbu strukturaviy qurilma tomonidan tayyorlangan plyonkalar yuqori qattiqlik, past sirt pürüzlülüğü, yaxshi zichlik, bir xil don o'lchami va kuchli plyonka asosi yopishqoqligiga ega.XPS tahlili shuni ko'rsatadiki, ushbu turdagi qurilmalar bilan qoplangan ta-C plyonkalarining sirt qattiqligi 56 GPa ga yetishi mumkin, shuning uchun kavisli struktura qurilmasi katta zarrachalarni olib tashlash uchun eng keng tarqalgan va samarali usuldir, ammo maqsadli ionlarni tashish samaradorligi bo'lishi kerak. yanada takomillashtirildi.90 ° egilgan magnit filtrlash moslamasi eng ko'p ishlatiladigan kavisli struktura qurilmalaridan biridir.Ta-C plyonkalarining sirt profilidagi tajribalar shuni ko'rsatadiki, 360 ° egilgan magnit filtrlash moslamasining sirt profili 90 ° egilgan magnit filtrlash moslamasi bilan solishtirganda unchalik o'zgarmaydi, shuning uchun katta zarralar uchun 90 ° egilgan magnit filtrlashning ta'siri asosan bo'lishi mumkin. erishilgan.90 ° egilgan magnit filtrlash moslamasi asosan ikki turdagi tuzilmaga ega: biri vakuum kamerasiga joylashtirilgan egilish solenoidi, ikkinchisi esa vakuum kamerasidan tashqariga joylashtirilgan va ular orasidagi farq faqat strukturada.90 ° egilgan magnit filtrlash moslamasining ish bosimi 10-2Pa tartibida bo'lib, u nitridi, oksidi, amorf uglerod, yarim o'tkazgich plyonkasi va metall yoki metall bo'lmagan plyonka kabi keng ko'lamli ilovalarda qo'llanilishi mumkin. .

Magnit filtrlash moslamasining samaradorligi
Devor bilan uzluksiz to'qnashuvda hamma katta zarrachalar kinetik energiyani yo'qota olmasligi sababli, ma'lum miqdordagi yirik zarrachalar quvur chiqishi orqali substratga etib boradi.Shuning uchun, uzoq va tor magnit filtrlash qurilmasi katta zarrachalarning yuqori filtrlash samaradorligiga ega, ammo bu vaqtda u maqsadli ionlarning yo'qolishini oshiradi va shu bilan birga strukturaning murakkabligini oshiradi.Shu sababli, magnit filtrlash moslamasining katta zarrachalarni mukammal darajada yo'q qilish va ion tashishning yuqori samaradorligini ta'minlash ko'p yoyli ionli qoplama texnologiyasi uchun yuqori samarali nozik plyonkalarni yotqizishda keng qo'llash istiqboliga ega bo'lish uchun zaruriy shartdir.Magnit filtrlash moslamasining ishlashiga magnit maydon kuchi, egilish burchagi, mexanik to'siq teshigi, yoy manbai oqimi va zaryadlangan zarracha tushish burchagi ta'sir qiladi.Magnit filtrlash moslamasining oqilona parametrlarini o'rnatish orqali katta zarrachalarning filtrlash effekti va maqsadning ion uzatish samaradorligi samarali tarzda yaxshilanishi mumkin.