معدل الاخرق هو مقياس لكمية المادة التي تتم إزالتها من الهدف لكل وحدة من الزمن، وعادة ما يتم التعبير عنه بدلالة الطبقات الأحادية في الثانية. ويتأثر هذا المعدل بعدة عوامل، بما في ذلك ناتج الاخرق والوزن المولي للمادة المستهدفة وكثافة المادة وكثافة التيار الأيوني.
شرح العوامل المؤثرة على معدل الاخرق:
-
مردود الاخرق (S): هذا هو عدد الذرات المقذوفة من الهدف لكل أيون ساقط. وهو عامل حاسم لأنه يؤثر بشكل مباشر على معدل إزالة المواد من الهدف. ويعتمد مردود الاخرق على المادة المستهدفة وكتلة الجسيمات المقذوفة وطاقتها. وبشكل عام، يزداد المردود بشكل عام مع زيادة كتلة وطاقة جسيمات القصف ضمن نطاق الطاقة النموذجي للإستخدام في عملية الرش (10 إلى 5000 فولت).
-
الوزن المولي للهدف (M): يلعب الوزن المولي للمادة المستهدفة أيضًا دورًا في تحديد معدل الاخرق. سيكون للمواد ذات الأوزان المولية الأعلى معدلات رش مختلفة مقارنة بالمواد الأخف وزناً، بافتراض أن جميع العوامل الأخرى ثابتة.
-
كثافة المادة (p): تؤثر كثافة المادة المستهدفة على مدى إحكام تعبئة الذرات. ستحتوي المادة الأكثر كثافة على ذرات أكثر لكل وحدة مساحة، مما قد يؤثر على معدل رش هذه الذرات.
-
كثافة التيار الأيوني (j): يشير هذا إلى كمية تدفق الأيونات التي تصيب الهدف. وتعني كثافة التيار الأيوني الأعلى أن المزيد من الأيونات تصطدم بالهدف لكل وحدة مساحة لكل وحدة زمن، وهو ما يمكن أن يزيد من معدل الاخرق.
التمثيل الرياضي لمعدل الاخرق:
يمكن تمثيل معدل الاخرق رياضياً على النحو التالي:[\\نص {معدل الاخرق} = \frac{MSj}{pN_Ae}]
حيث (N_A) هو عدد أفوجادرو و(e) هو شحنة الإلكترون. وتوضح هذه المعادلة أن معدل الاخرق يتناسب طرديًا مع مردود الاخرق والوزن المولي وكثافة التيار الأيوني، ويتناسب عكسيًا مع كثافة المادة وعدد أفوجادرو.الآثار والتحديات العملية:
في التطبيقات العملية، يعد معدل الاخرق أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في معدل الترسيب وجودة الطلاء. ومع ذلك، نظرًا للمتغيرات العديدة التي ينطوي عليها الأمر (مثل تيار الاخرق والجهد والضغط والمسافة بين الهدف والعينة)، غالبًا ما يكون من الصعب حساب معدل الاخرق بدقة. ولذلك، يوصى باستخدام جهاز مراقبة السُمك لقياس سُمك الطلاء المترسب الفعلي للتحكم الأكثر دقة في عملية الاصطرار.
