في الرش المغنطروني النبضي النبضي عالي الطاقة (HiPIMS)، عادةً ما تتضمن نبضة الجهد جهدًا عالي الذروة يتم تطبيقه في نبضات قصيرة، مع فترات نبض تتراوح بين 50 إلى 200 ميكروثانية وترددات حوالي 500 هرتز. تكون دورة التشغيل عادةً أقل من 10%، مما يعني أن وقت "تشغيل" النبضة أقصر بكثير من وقت "إيقاف التشغيل" بين النبضات.
شرح تفصيلي:
-
جهد الذروة العالية: يتميز الجهد المطبق في HiPIMS بقيم ذروة عالية. هذا الجهد العالي ضروري لتحقيق كثافات الطاقة العالية المطلوبة لتحقيق كفاءة الاخرق. يمكن أن يختلف الجهد الدقيق اعتمادًا على الإعداد المحدد والمواد المستخدمة، ولكنه يقع عمومًا في نطاق 100 فولت إلى 3 كيلو فولت كما هو مذكور في المرجع الخاص بمغناطيس الطلاء المغنطروني الحديث النموذجي.
-
فترات النبضات القصيرة: تكون النبضات في HiPIMS قصيرة جدًا، عادةً ما بين 50 إلى 200 ميكروثانية. وتسمح هذه المدة القصيرة بتركيز الطاقة في فترة وجيزة، مما يعزز تأين الجسيمات المتأينة ويؤدي إلى درجة تأين أعلى مقارنةً بالرش المستمر بالتيار المستمر. وهذه الدرجة العالية من التأين مفيدة لتحسين جودة الفيلم والالتصاق.
-
التردد المنخفض ودورة العمل: تردد النبضات في نظام HiPIMS منخفض نسبيًا، حوالي 500 هرتز، ودورة العمل أقل من 10%. تعني دورة العمل المنخفضة أن النظام يقضي معظم وقته في حالة "إيقاف التشغيل"، مما يسمح بالتبريد والاستقرار بين النبضات. تساعد هذه العملية المتقطعة في التحكم في درجة الحرارة ومنع الضرر الحراري للهدف والركيزة.
-
أوضاع التشغيل: اعتمادًا على مدة النبض وتردده، يمكن لنظام HiPIMS أن يعمل في وضع الجهد أو وضع التيار. في وضع الجهد، وهو الوضع النموذجي للنبضات الأقصر والترددات الأعلى، ينصب التركيز على التغيرات السريعة في الجهد لتسريع الأيونات. في وضع التيار، وهو أكثر شيوعًا مع النبضات الأطول والترددات المنخفضة، يحافظ النظام على تيار ثابت للحفاظ على عملية الاخرق.
الخلاصة:
تم تصميم نبضة الجهد في HiPIMS لتعظيم كثافة الطاقة المطبقة على الهدف مع تقليل مدخلات الطاقة الكلية والتأثيرات الحرارية إلى الحد الأدنى. ويتم تحقيق ذلك من خلال استخدام الفولتية القصوى العالية، وفترات النبض القصيرة، والترددات المنخفضة، ودورة العمل المنخفضة. هذا الإعداد لا يعزز معدل الترسيب وجودة الفيلم فحسب، بل يضمن أيضًا تحكمًا أفضل في عملية الترسيب، مما يجعل HiPIMS طريقة متعددة الاستخدامات وفعالة لترسيب الأغشية الرقيقة.
