إن مردود الرش للهدف هو متوسط عدد الذرات المقذوفة من الهدف لكل أيون ساقط. ويعتمد هذا المردود على عدة عوامل، بما في ذلك الطاقة الحركية وكتلة الأيونات، وكتلة ذرات الهدف، وطاقة الارتباط لذرات السطح، وزاوية سقوط الأيونات، والطاقة التي تصطدم بها الأيونات بالهدف.
العوامل المؤثرة على إنتاجية الاخرق:
-
الطاقة الحركية وكتلة الأيونات: يزداد ناتج الاخرق مع زيادة طاقة وكتلة الأيونات الساقطة. هناك حد أدنى للطاقة (عادةً 30-50 فولت) مطلوب لقذف ذرة من الهدف. فوق هذه العتبة، يزداد المردود بسرعة في البداية ولكن بعد ذلك يتسطح مع زيادة طاقة الأيونات، لأن الأيونات ذات الطاقة الأعلى ترسب طاقتها بشكل أعمق في الهدف، مما يقلل من الفعالية على السطح.
-
كتلة ذرات الهدف: تؤثر نسبة كتل الأيون والذرة المستهدفة على انتقال الزخم. بالنسبة لذرات الهدف الخفيفة، يتحقق أقصى إنتاجية عندما تكون كتلة الهدف والأيون متساوية تقريبًا. ومع ذلك، مع زيادة كتلة ذرات الهدف، تتحول نسبة الكتلة المثلى نحو الأيونات ذات الكتلة الأعلى.
-
طاقة الارتباط لذرات السطح: تلعب طاقة الارتباط بين ذرات المادة المستهدفة دورًا حاسمًا أيضًا. وتتطلب طاقات الارتباط الأعلى طاقة أكبر لإزاحة الذرات، مما يؤثر على مردود الاخرق.
-
زاوية السقوط: يمكن للزاوية التي تصطدم بها الأيونات بسطح المادة المستهدفة أن تؤثر بشكل كبير على مردود الاخرق. عادة، يمكن للزوايا الأكثر انحدارًا أن تعزز المردود بسبب انتقال الطاقة بشكل مباشر أكثر إلى ذرات السطح.
-
عوامل أخرى: يمكن أن تؤثر عوامل أخرى مثل وجود مجال مغناطيسي (في الاخرق المغنطروني)، وضغط غاز البلازما، وتقنية الاخرق المحددة (على سبيل المثال، الحزمة الأيونية، الاخرق التفاعلي) على مردود الاخرق.
مردود الاخرق في الممارسة العملية:
في التطبيقات العملية، مثل ترسيب الاخرق، يعد مردود الاخرق أمرًا بالغ الأهمية لأنه يؤثر بشكل مباشر على معدل الترسيب. يمكن أن يختلف المردود بشكل كبير اعتمادًا على المادة المستهدفة وظروف عملية الاخرق. على سبيل المثال، عند طاقة أيونية تبلغ 600 فولت إلكترون فولت ستظهر مواد مختلفة إنتاجية رش مختلفة تتأثر بالعوامل المذكورة أعلاه.الخلاصة:
إن مردود الاخرق هو معلمة معقدة تحددها تفاعلات الأيونات الساقطة مع المادة المستهدفة. يعد فهم هذه التفاعلات والتحكم فيها أمرًا ضروريًا لتحسين عمليات الاخرق في مختلف التطبيقات الصناعية والبحثية.
