2章离子源
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离子源工作原理离子源是一种重要的离子加速器部件,它能够产生高能离子束,广泛应用于各种科学研究和工业生产中。
离子源的工作原理是通过一系列的物理过程和技术手段,将原子或分子转化为离子,并将其加速至高能状态。
本文将介绍离子源的工作原理及其相关知识。
首先,离子源的工作原理涉及到离子的产生过程。
一般来说,离子源可以通过热发射、场发射、化学发射等方式产生离子。
其中,热发射是指利用高温加热固体或液体材料,使其发射出离子。
场发射则是通过外加电场或磁场,将材料表面的电子抽离形成离子。
化学发射是指通过化学反应将原子或分子转化为离子。
这些方法都能够产生不同种类、不同能量的离子束,满足不同应用的需求。
其次,离子源的工作原理还包括离子的加速过程。
一旦离子产生,就需要通过电场或磁场进行加速。
在离子加速器中,通常会采用直流电场、交变电场或者交变磁场来对离子进行加速。
这些加速器能够将离子加速至高速,并产生高能离子束。
除了离子的产生和加速过程,离子源的工作原理还涉及到束流的聚焦和控制。
离子束在加速过程中会受到空间电荷效应和散射效应的影响,因此需要通过聚焦系统进行束流的聚焦和控制。
聚焦系统通常包括磁透镜、电子透镜等元件,能够将离子束聚焦到一定的空间范围内,保证其稳定性和精度。
最后,离子源的工作原理还需要考虑到离子束的输出和利用。
一旦离子束被加速和聚焦,就可以用于各种应用领域,例如材料表面改性、医学治疗、核能研究等。
离子束的输出和利用是离子源工作的最终目的,也是其重要的应用价值所在。
总之,离子源作为离子加速器的重要组成部分,其工作原理涉及到离子的产生、加速、聚焦和利用等多个方面。
通过对离子源工作原理的深入理解,可以更好地应用离子源于科学研究和工业生产中,推动离子技术的发展和应用。
细聚焦氩离子源-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言部分用来介绍整篇文章的背景和引导读者进入主题。
在概述部分,我们可以简单介绍氩离子源是什么,以及它的重要性和应用范围。
概述部分的内容可以编写如下:氩离子源是一种产生和释放氩离子的装置或设备。
氩离子源通过将氩气加热到高温,并施加足够的电场或电压,使氩气分子中的电子被激发并释放出来,形成氩离子。
作为一种重要的离子源,氩离子源在科学研究、工业制造、医学诊断和其他多个领域都有广泛的应用。
在科学研究中,氩离子源可以用于离子束的加速、表面修饰和材料分析等。
在工业制造方面,氩离子源被用于离子注入、离子镀膜和离子刻蚀等工艺,以改善材料性质和提高制造效率。
在医学诊断领域,氩离子源被应用于质谱仪和其他生物化学分析设备中,用于检测和分析生物样品中的分子。
此外,氩离子源还广泛应用于飞行器推进系统、光电显示器件和高压稳定器等领域。
本文将对氩离子源进行详细的研究和分析,包括其定义、主要原理和工作方式以及应用领域。
通过对氩离子源的深入挖掘,我们可以更好地理解其优势和局限性,并对其未来的发展趋势进行展望。
1.2文章结构文章结构:本文将围绕氩离子源展开详细的讨论和探究。
首先,在引言部分我们将概述本文的主要内容和目的,为读者提供一个整体的了解。
然后,正文部分将分为两个主要章节,分别是氩离子源的定义和原理以及其应用领域。
在这两个章节中,我们将深入探讨氩离子源的工作原理、特点和性能,并介绍其在不同领域中的应用情况和效果。
第一个章节——氩离子源的定义和原理,我们将详细介绍氩离子源的基本概念和相关的物理原理。
这将包括对氩离子源的定义和分类以及其内部结构和工作原理的解析。
我们将探讨氩离子源是如何生成氩离子并将其加速至特定能量的过程,并介绍相关的技术和设备。
第二个章节——氩离子源的应用领域,我们将重点介绍氩离子源在不同领域中的广泛应用。
这将包括但不限于材料加工、表面改性、生物医学、等离子体物理等领域。
第二章植物对营养物质的吸收植物的营养物质,或称养分或养料,是指植物必需营养元素及其所形成的不同化合物。
大部分营养物质是以离子或无机分子的形式进入植物体内,也有少部分以有机形态被植物吸收,但在某些情况下,植物也可直接吸收利用单质态的营养物质。
植物的吸收部位随不同的营养物质而异。
对于矿质养分,根是主要的吸收器官;对于气态养分(如CO2、O2、H2O、SO2等),主要通过地上部叶片进行吸收。
不过这种部位上的分工并不是绝对的,矿质养分有时也可以从叶片进入植物体,而根部也常常可以吸收气态养分。
这一章将分别讨论植物对营养物质的根部吸收及叶面吸收过程,但是,由于根部吸收是植物吸收矿质养分的主要途径,因此将给予较大的篇幅进行叙述。
第一节植物根系生物学特性与养分吸收传统上,人们将植物根系分为直根系(tap root system)[图2-1(a)]和须根系(fibrous root system)[图2-1(b)]两大类。
直根系则包括主根(tap root)、基根(basal root)和不定根(adventitious root)等3类,须根系是由种子根(seminal root)和不定根(adventitious root)组成。
各类型根的分枝称为侧根(lateral root)。
直根系中,主根是由胚根(radicale )最早发育而成的。
正常情况下,主根具有严格的向地性,垂直向下生长。
当胚根生长到一定程度,从茎基部长出一部分根,这些根称为基根。
不定根则是从下胚轴(hypocotyl)上长出来的根。
须根系中,种子根是由胚根最早发育而成的根。
而不定根是除种子根以外,其他直接由茎基部长出的根。
侧根是指直根系和须根系中,在主根、基根和不定根或种子根和不定根上生长出来的根。
侧根又分为一级侧根、二级侧根和多级侧根。
一、根的解剖学特点与养分吸收根的外部形态虽然随不同的植物类型有较大的差异,但其基本解剖学结构还是相似的。
从纵向上看,根自下而上可分为根冠、分生区、伸长区、根毛区和成熟区[图2-2 (a)]。
离子源工作原理
离子源是一种常用的实验室设备,用于产生高能离子束。
它的工作原理是通过提供高电压电场和/或强磁场,将中性原子或
分子转化为带电的离子,并使其加速并聚焦成束。
离子源通常由两个主要部分组成:离子产生器和加速器系统。
离子产生器通常包括热发射阴极或电离区域,通过不同的方法将中性原子或分子转化为带电离子。
常见的方法包括热发射、化学电离和电子轰击。
在热发射过程中,阴极加热至高温,从而使阴极表面的原子或分子的能量增加,达到蒸发或过冷的程度,从而形成大量的离子。
化学电离是通过将原子或分子暴露在化学反应物中,使其发生离子化反应来实现的。
电子轰击通常通过向原子或分子发送高能电子,从而将其电离。
离子源的第二个重要组成部分是加速器系统,用于将产生的离子束加速到所需的能量和速度。
加速器通常包括多级电场和/
或磁场,通过对离子施加电场或磁场力来提高它们的速度。
这些离子束可以经过定向和聚焦,以便在实验室中进行各种实验和研究应用。
总之,离子源是通过将中性原子或分子转化为带电离子,并通过加速器系统将其加速和聚焦而产生的高能离子束。
它在物理、化学、生物等领域的研究中发挥着重要作用。
目录第一章离子注入原理第二章离子注入机简介第三章 GSD 200 E2离子注入机的组成及工作原理第一节 GSD 200 E2离子注入机的技术指标第二节 GSD 200 E2离子注入机的机械结构1.离子源部分 source component2.束线部分beam line component3.靶盘及终端台部分end station component 第四章安全注意事项第一章离子注入原理半导体是一种导电性能介于导体与绝缘体之间的一种物质.为了使半导体材料能够在半导体器件中制成p-n结,电阻器,欧姆接触以及互连线,需要对半导体进行掺杂以改变材料的电学性质,从而制成真正的半导体器件.掺杂就是将所需的杂质按所要求的浓度与分布掺入到半导体材料中,掺入杂质的种类,数量及其分布对器件的影响极大,必须加以精确控制,因此掺杂是半导体制造中的一道重要工艺.在集成电路制造中,掺杂主要采用两种方法:扩散法和离子注入法.扩散法就是利用高温将杂质掺入到半导体材料中,因为在一定的温度条件下,杂质原子具有一定的能量,它能够克服某种阻力进入到半导体中,并在其中作缓慢的迁移运动,这些杂质原子不是代替硅原子的位置就是处在晶体的间隙中.扩散运动只是从浓度高的地方向浓度低的地方移动,移动的快慢与温度,浓度梯度有关.一般讲高浓度深结掺杂采用热扩散,而浅结高精度掺杂采用离子注入.由于离子注入可以严格地控制掺杂量及其分布,而且具有掺杂温度低,横向扩散小,可掺杂的元素多,可对各种材料进行掺杂,杂质浓度不受材料固溶度的限制,所以离子注入目前己被广泛地采用.尤其是对于MOSVLSI器件,需要严格控制开启电压,负载电阻等,一般的热扩散技术已不适用,必须采用离子注入.所谓离子注入就是先使待掺杂的原子(或分子)电离,再加速到一定的能量,使之注入到晶体中,然后经过退火使杂质激活,达到掺杂的目的.当高能量的离子进入晶体后,不断地与原子核及核外电子碰撞,然后逐渐损失能量,最后停止下来.离子进入单晶后的运动,可分为两种情况.一种是沿着晶轴的方向运动,在晶格空隙中穿行, 好象在“沟道”中运动一样,它和核外电子作用,使原子电离或激发,由于离子质量比电子大很多,每次碰撞离子能量损失很少,且都是小角度散射,散射的方向是随机的,多次散射的结果离子运动方向基本不变.这种离子可以走得很远,称沟道离子.另一种是离子的运动方向远离晶轴,因此它们与原子核相碰撞,因两者质量往往是一个量级,一次碰撞可以损失较多的能量,且可能发生大角度散射,使靶原子核离开原来的晶格位置,它变成一个新离子,它可以继续碰撞另外一个原子核,由于原子核的碰撞损耗较多能量,所以它们走的路径也较短.这段从进入晶体后与原子核碰撞而停止的距离就是结深.不同能量的离子,行走的距离也就不同,所以我们就可以通过调节离子能量的大小来控制制品的结深.在实际的注入掺杂工艺中,为了提高注入的重复性,应尽量避免发生沟道注入,而使注入离子尽可能停留在晶格上,(事实上注入离子的很大部分并不正好处于晶格点阵上)这就必须控制好离子束与晶体主轴的角度.由于两者间的夹角比较难控制,所以注入时一般使离子束与晶体主轴方向偏7o-10o,使大多数离子停留在晶格上.离子对原子核的碰撞,会使一部分原子核离开晶格位置,形成一个碰撞与位移的级连,在靶中形成无数空位与间隙原子,这些缺陷的存在将使半导体中的载流子的迁移率下降,少子寿命缩短,从而影响器仲的性能.当注入剂量很大时(剂量单位:注入的离子数/每平方厘米)可使单晶硅严重损伤以至于变成无定形硅.因此离子注入后往往需要通过退火使靶材料恢复晶体状态,并且使注入的离子激活---即把不在晶格位置上的离子运动到晶格点阵上,起到电活性掺杂作用.第二章离子注入机简介根据不同的工艺,对离子注入有不同的要求,比如结深,剂量,均匀性,重复性等等,但是其中最基本的要求是结深和剂量.为了满足这两个要求,人们就设计了各种不同的注入机.我们知道结深与离子的能量有关,为了获得不同的结深可以通过调节注入离子的能量来实现,由此就出现了高能注入机,低能注入机.比如axcelis 生产的GSD/VHE高能注入机的能量为P+ 10-1400KeV,B+ 10-1600KeV.而axcelis生产的GSDIII/LED低能注入机的能量为0.2KeV-80KeV.所以仅这两种注入机就复盖了从0.2KeV-1600KeV全部能量范围.但仅有结深要求还是不够的,我们还需对掺杂离子的剂量有所要求,一般情况下掺杂离子的剂量与注入机输出的离子束束流有关,为了获得不同的剂量就可通过调整束流来实现,由此就出现了高电流注入机,中电流注入机.比如axcelis生产的GSD/200E2高电流注入机,在30KeV-160KeV情况下都能提供20mA束流(P+和As+).axcelis的8250HT中电流注入机,在3KeV-750KeV 情况下其束流在0.12mA-3.0mA可调(P+).但是注入机按能量与束流的分类并非十分严格,但就一般而言,高能机的束流就小一些,高电流机的能量就低一点.虽然注入机的种类较多,但它们的工作原理还是基本相同的,尽管在结构上各有所异.离子注入机就是一个对所需的杂质分子进行电离,从而产生所需的离子,通过高压电场和磁场的作用,使离子获得足够的能量,均匀地注入到硅片上的一种专用设备.注入机本体可分为三大部分:离子源,束线部分,靶室及终端台.离子源.自由电子在电磁场的作用下,获得足够的能量后撞击掺杂气体分子或原子,使之电离成离子,再经吸极吸出,通过聚焦成为离子束,然后进入束线部分.所以离子源就是产生有能量的离子束的地方.束线部分.当离子进入束线部分后它将经过多道处理,以使我们得到所需要的离子.主要经过磁分析器,聚焦透镜,旗法拉弟,电子浴发生器等.事实上不同注入机的最大区别就在束线部分.我们可以在磁分析器后加上后加,减速电极,使离子能量增加或减少.可以在磁分析器后加上线性加速器使之变成高能注入机.也可以在磁分析器后加上离子水平和垂直扫描装置,实现电子扫描(非机械扫描).还可以在束线加速未端加上能量分析器,从而筛选出我们所需要的能量的离子.由于机台的不同,实现这些功能的结构或设备也有所不同.靶室及终端台从束线部分出来的被加速的离子最终到达靶室的硅片上实现离子注入.根据不同的机械结构,处于靶室中的硅片有的处于静止状态,有的处于垂直方向往复运动,也有的同时做垂直和旋转运动.另外处于靶室中的硅片为了工艺需要,常常将硅片平面调整到与束流成某一角度的位置.靶室与终端台的另一个作用就是实现硅片的装载与卸载.这是一套复杂的机械系统,为了适应程序化,自动化的需要,各注入机的终端台硅片传送系统也有很大不同.以上就是离子注入机的基本结构和工作原理.第三章 GSD / 200 E2离子注入机的组成及工作原理GSD / 200E2是美国axcelis公司生产的高电流离子注入机.经过多次改进,设备的性能有了很大提高.我们公司有两台GSD / 200E2,下面就主要参照GSD/ 200E2来介绍离子注入机的组成及工作原理。
第二章气相色谱法1.简要说明气相色谱分析的基本原理借在两相间分配原理而使混合物中各组分分离。
气相色谱就是根据组分与固定相与流动相的亲和力不同而实现分离。
组分在固定相与流动相之间不断进行溶解、挥发(气液色谱),或吸附、解吸过程而相互分离,然后进入检测器进行检测。
2.气相色谱仪的基本设备包括哪几部分?各有什么作用?气路系统.进样系统、分离系统、温控系统以及检测和记录系统.气相色谱仪具有一个让载气连续运行管路密闭的气路系统.进样系统包括进样装置和气化室.其作用是将液体或固体试样,在进入色谱柱前瞬间气化,然后快速定量地转入到色谱柱中.19.有哪些常用的色谱定量方法?试比较它们的优缺点和使用范围?(1).外标法:外标法是色谱定量分析中较简易的方法.该法是将欲测组份的纯物质配制成不同浓度的标准溶液。
使浓度与待测组份相近。
然后取固定量的上述溶液进行色谱分析.得到标准样品的对应色谱图,以峰高或峰面积为纵坐标,以浓度为横坐标作峰高或峰面积对浓度的标准曲线.该曲线为一通过原点的直线.分析样品时,在上述完全相同的色谱条件下,取制作标准曲线时同样量的试样分析、测得该试样的响应讯号后.由标谁曲线即可查出其百分含量.此法的优点是操作简单,因而适用于工厂控制分析和自动分析;但结果的准确度取决于进样量的重现性和操作条件的稳定性.(2).内标法:当只需测定试样中某几个组份.或试样中所有组份不可能全部出峰时,可采用内标法.具体做法是:准确称取样品,加入一定量某种纯物质作为内标物,然后进行色谱分析.根据被测物和内标物在色谱图上相应的峰面积(或峰高)]和相对校正因子.求出某组分的含量.内标法是通过测量内标物与欲测组份的峰面积的相对值来进行计算的,因而可以在—定程度上消除操作条件等的变化所引起的误差.内标法的要求是:内标物必须是待测试样中不存在的;内标峰应与试样峰分开,并尽量接近欲分析的组份.内标法的缺点是在试样中增加了一个内标物,常常会对分离造成一定的困难。