تتشكل البلازما في عملية الاخرق من خلال عملية تسمى التأين الغازي، والتي تنطوي على خلق بيئة غازية منخفضة الضغط داخل غرفة تفريغ وإدخال غاز مثل الأرجون. ثم يتم تطبيق جهد كهربي عالٍ على الغاز، مما يؤين الذرات ويخلق بلازما.
شرح مفصل:
-
غرفة التفريغ وإدخال الغاز:
-
تبدأ العملية بإخلاء الغرفة لتكوين فراغ. وهذا أمر بالغ الأهمية لأنه يقلل من عدد جزيئات الهواء والملوثات الأخرى التي يمكن أن تتداخل مع عملية الاخرق. وبمجرد الوصول إلى مستوى التفريغ المطلوب، يتم إدخال غاز نبيل، عادةً الأرجون، في الغرفة. يتم الحفاظ على ضغط الغاز عند مستوى يدعم التأين، وعادة لا يتجاوز 0.1 تور.التأين بالغاز:
-
بعد إدخال غاز الأرجون، يتم تطبيق جهد عالٍ، إما تيار مستمر أو ترددات لاسلكية، على الغاز. يكون هذا الجهد كافياً لتأيين ذرات الأرجون، مما يؤدي إلى التخلص من الإلكترونات وتكوين أيونات الأرجون موجبة الشحنة والإلكترونات الحرة. وتبلغ قدرة التأين للأرجون حوالي 15.8 إلكترون فولت (eV)، وهي الطاقة اللازمة لإزالة إلكترون من الذرة. ويسهل تطبيق الجهد الكهربائي في وجود الغاز تكوين البلازما، وهي حالة من المادة حيث يتم تجريد الإلكترونات من الذرات.
-
تكوين البلازما:
-
يحتوي الغاز المتأين، الذي أصبح الآن بلازما، على مزيج من ذرات الغاز المتعادلة والأيونات والإلكترونات والفوتونات. وتكون هذه البلازما في حالة شبه متوازنة بسبب التفاعلات الديناميكية بين هذه الجسيمات. ويتم الحفاظ على البلازما من خلال التطبيق المستمر للجهد الذي يحافظ على عملية التأين ويبقي البلازما نشطة.التفاعل مع المادة المستهدفة:
يتم وضع البلازما بالقرب من المادة المستهدفة، والتي عادة ما تكون معدنًا أو سيراميكًا. ويتم تسريع أيونات الأرجون عالية الطاقة في البلازما نحو المادة المستهدفة بسبب المجال الكهربائي. وعندما تصطدم هذه الأيونات بالهدف، فإنها تنقل طاقتها، مما يتسبب في طرد الذرات من الهدف أو "تناثرها" في المرحلة الغازية. ثم تنتقل هذه الجسيمات المقذوفة وتترسب على ركيزة مكونة طبقة رقيقة.
التحكم في البلازما وتعزيزها:
