Классификация воздействия потока частиц на окружающую среду

устройством, расположенным в зоне I, мы будем подразумевать либо генератор плазмы, совмещенный с ускорителем (ТХУ, УЗДП, УАС, ПИУ, ИПУ), либо генератор потока частиц (в том числе и нейтральных) с внешним ускорением или без ускорения. К таким генераторам относятся испарители материала всех типов (термические и электроннолучевые), генераторы плазмы с внешним ускорением (дуговые, магнетронные, УАС и др.). Таким образом, в общем случае интересующий нас поток частиц может состоять из:

·  нейтральных частиц (атомов или молекул пара);

·  плазмы газообразного, жидкого или твердого вещества в смеси с нейтральными частицами;

·  полностью ионизованной плазмы.

Компонентный состав потока зависит от типа генератора потока частиц, условий их генерации, свойств основного материала, типа генератора плазмы. Эти вопросы будут рассмотрены в курсе «Физические основы методов генерации потоков материала покрытия».

Объектом рассмотрения данного курса будут процессы, происходящие в зонах II – IV. Причем неполное внимание будет уделено физике процессов протекающих в соответствующих зонах.

2. Взаимодействие потока частиц с газовой средой (зона II)

Тип взаимодействия, а равно и его результаты будут определяться в основном двумя факторами. Первый – энергия частиц потока, второй – давление (концентрация) газовой среды.

Рассмотрим на примере процессов, происходящих в ионизованных газах, что происходит в зоне II.

В потоке плазмы от среза сопла ускорителя до приповерхностного слоя плазмы происходят процессы, характерные для ионизированных газов. Они подразделяются в основном на два типа: неколлективные процессы, к которым относятся двойные или тройные столкновения частиц плазмы (электронов, ионов, нейтралей) друг с другом и с различными поверхностями, и коллективные явления, связанные с взаимодействием одновременно большого числа частиц, а также с их взаимодействием с внешними полями. Это может быть проиллюстрировано следующей схемой (смотри рисунок 2).

Рисунок 2 – Схема взаимодействия потока частиц с газовой средой.

К неколлективным процессам относятся: упругое рассеяние, возбуждение, ионизация, диссоциация, перенос заряда, захват электрона, диффузия, рекомбинация, а в случае взаимодействия с поверхностью вторичная и фотоэлектронная эмиссии. Эти процессы изменяют соотношение компонентов потока плазмы, взаимодействующей с поверхностью подложки и с остаточными газами, влияя, тем самым, на физико-химические процессы, происходящие в приповерхностной зоне и на поверхности подложки.

Коллективные явления связаны с электрическими разрядами, эффектами, вызванными пространственным зарядом, колебаниями и волнами в плазме, магнитной гидродинамикой. Влияние этих процессов на взаимодействие плазмы с подложкой существенно меньше, и проявляется оно в той мере, в какой коллективные явления влияют