Ion beam
आयन किरण एक प्रकार की आवेशित कण किरण है जिसमें आयन होते हैं। आयन किरणों के इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण (मुख्य रूप से आयन प्रत्यारोपण) और अन्य उद्योगों में कई उपयोग हैं। विभिन्न प्रकार के आयन किरण स्रोत मौजूद हैं, जिनमें से कुछ 1960 के दशक में नासा द्वारा विकसित पारा वाष्प थ्रस्टर्स से प्राप्त हैं। सबसे आम आयन किरणें एकल-आवेशित आयनों की होती हैं। आयन धारा घनत्व को आम तौर पर mA/cm2 में मापा जाता है, और आयन ऊर्जा को eV में मापा जाता है। ई. वी. का उपयोग वोल्टेज और ऊर्जा के बीच परिवर्तित करने के लिए सुविधाजनक है, विशेष रूप से जब एकल-आवेशित आयन किरणों के साथ काम करते हैं, साथ ही ऊर्जा और तापमान (1 ई. वी. = 11600 के) के बीच परिवर्तित होते हैं। ब्रॉड-बीम आयन स्रोत अधिकांश वाणिज्यिक अनुप्रयोग दो लोकप्रिय प्रकार के आयन स्रोत, ग्रिड और ग्रिड रहित का उपयोग करते हैं, जो वर्तमान और शक्ति विशेषताओं और आयन प्रक्षेपवक्र को नियंत्रित करने की क्षमता में भिन्न होते हैं। दोनों ही मामलों में आयन किरण उत्पन्न करने के लिए इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होती है। सबसे आम इलेक्ट्रॉन उत्सर्जक गर्म फिलामेंट और खोखले कैथोड हैं। ग्रिडेड आयन स्रोत एक ग्रिडेड आयन स्रोत में, डी. सी. या आर. एफ. निर्वहन का उपयोग आयन उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जिन्हें फिर ग्रिड और एपर्चर का उपयोग करके त्वरित और नष्ट किया जाता है। यहाँ, डी. सी. निर्वहन धारा या आर. एफ. निर्वहन शक्ति का उपयोग बीम धारा को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। आयन धारा घनत्व जिसे एक ग्रिड आयन स्रोत का उपयोग करके त्वरित किया जा सकता है, अंतरिक्ष आवेश प्रभाव द्वारा सीमित है, जिसे चाइल्ड के नियम द्वारा वर्णित किया गया हैः जहां ग्रिड के बीच वोल्टेज है, ग्रिड के बीच की दूरी है, और आयन द्रव्यमान है। आमतौर पर वर्तमान घनत्व को बढ़ाने के लिए ग्रिड को जितना संभव हो उतना करीब रखा जाता है। उपयोग किए जाने वाले आयनों का अधिकतम आयन किरण धारा पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। बाकी सब कुछ बराबर होने के कारण, क्रिप्टन के साथ अधिकतम आयन किरण धारा एक आर्गन किरण की अधिकतम आयन धारा का केवल 69 प्रतिशत है, और ज़ेनॉन के साथ अनुपात 55 प्रतिशत तक गिर जाता है। ग्रिड रहित आयन स्रोत एक ग्रिड रहित आयन स्रोत में, आयन इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह (कोई ग्रिड नहीं) से उत्पन्न होते हैं। सबसे आम ग्रिड रहित आयन स्रोत एंड-हॉल आयन स्रोत है। यहाँ, निर्वहन धारा और गैस प्रवाह का उपयोग बीम धारा को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। अनुप्रयोग आयन बीम इचिंग या स्पटरिंग एक प्रकार का आयन बीम स्रोत ड्यूप्लाजमैट्रॉन है। आयन किरणों का उपयोग स्पटरिंग या आयन किरण नक्काशी और आयन किरण विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। आयन किरण अनुप्रयोग, नक़्क़ाशी, या स्पटरिंग, एक तकनीक है जो वैचारिक रूप से सैंडब्लास्टिंग के समान है, लेकिन एक लक्ष्य को कम करने के लिए आयन किरण में अलग-अलग परमाणुओं का उपयोग करना है। प्रतिक्रियाशील आयन नक्काशी एक महत्वपूर्ण विस्तार है जो भौतिक स्पटरिंग प्रभाव को बढ़ाने के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता का उपयोग करता है। अर्धचालक निर्माण में एक विशिष्ट उपयोग में, एक मुखौटा चुनिंदा रूप से सिलिकॉन डाइऑक्साइड या गैलियम आर्सेनाइड वेफर जैसे अर्धचालक सामग्री से बने सब्सट्रेट पर फोटोरेसिस्ट की एक परत को उजागर कर सकता है। वेफर विकसित किया जाता है, और एक सकारात्मक फोटोरेसिस्ट के लिए, उजागर भागों को एक रासायनिक प्रक्रिया में हटा दिया जाता है। परिणाम वेफर के सतह क्षेत्रों पर छोड़ा गया एक पैटर्न है जो एक्सपोजर से ढका हुआ था। वेफर को फिर एक निर्वात कक्ष में रखा जाता है, और आयन किरण के संपर्क में लाया जाता है। आयनों का प्रभाव लक्ष्य को नष्ट कर देता है, जिससे फोटोरेसिस्ट द्वारा कवर नहीं किए गए क्षेत्र दूर हो जाते हैं। केंद्रित आयन किरण (एफ. आई. बी.) उपकरणों में पतली-फिल्म उपकरणों के लक्षण वर्णन के लिए कई अनुप्रयोग हैं। एक स्कैन किए गए रेखापुंज पैटर्न में एक केंद्रित, उच्च-चमक आयन किरण का उपयोग करके, सामग्री को एक ठोस सामग्री के द्वि-आयामी, या स्तरीकृत प्रोफ़ाइल को प्रकट करने वाले सटीक रेक्टिलिनियर पैटर्न में हटा दिया जाता है। सी. एम. ओ. एस. ट्रांजिस्टर में गेट ऑक्साइड परत की अखंडता को सत्यापित करना सबसे आम अनुप्रयोग है। एक एकल उत्खनन स्थल स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके विश्लेषण के लिए एक क्रॉस सेक्शन को उजागर करता है। संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी नमूने तैयार करने के लिए एक पतले लैमेल्ला पुल के दोनों ओर दोहरी खुदाई का उपयोग किया जाता है। एफ. आई. बी. उपकरणों का एक अन्य सामान्य उपयोग अर्धचालक उपकरणों के डिजाइन सत्यापन और/या विफलता विश्लेषण के लिए है। डिजाइन सत्यापन प्रवाहकीय, परावैद्युत या अवरोधक सामग्री के गैस-सहायता प्राप्त सामग्री निक्षेपण के साथ चयनात्मक सामग्री हटाने को जोड़ता है। इंजीनियरिंग प्रोटोटाइप उपकरणों को एक एकीकृत परिपथ के प्रवाहकीय मार्गों को फिर से तार करने के लिए गैस-सहायता प्राप्त सामग्री निक्षेपण के साथ संयोजन में आयन किरण का उपयोग करके संशोधित किया जा सकता है। तकनीकों का उपयोग प्रभावी रूप से सीएडी डिजाइन और वास्तविक कार्यात्मक प्रोटोटाइप सर्किट के बीच संबंध को सत्यापित करने के लिए किया जाता है, जिससे डिजाइन परिवर्तनों के परीक्षण के उद्देश्य से एक नए मास्क के निर्माण से बचा जा सकता है। सामग्री विज्ञान सतह विश्लेषणात्मक तकनीकों जैसे माध्यमिक आयन द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री या इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एक्सपीएस, एईएस) के विस्तार के लिए स्पटरिंग का उपयोग करता है ताकि वे उन्हें गहराई से प्रोफाइल कर सकें। रेडियो जीव विज्ञान में एक व्यापक या केंद्रित आयन किरण का उपयोग अंतर-और अंतर-कोशिकीय संचार, संकेत पारगमन और डी. एन. ए. क्षति और मरम्मत के तंत्र का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। मेडिसिन आयन बीम का उपयोग पार्टिकल थेरेपी में भी किया जाता है, अक्सर कैंसर के इलाज में। अंतरिक्ष अनुप्रयोग एक अंतरिक्ष यान पर आयन और प्लाज्मा थ्रस्टर्स द्वारा उत्पादित आयन किरणों का उपयोग पास की वस्तु पर बल संचारित करने के लिए किया जा सकता है (जैसे। एक अन्य अंतरिक्ष यान, एक क्षुद्रग्रह, आदि) जो बीम द्वारा विकिरणित होता है। आयन बीम शेफर्ड नामक इस नवीन प्रणोदन तकनीक को सक्रिय अंतरिक्ष मलबे को हटाने के साथ-साथ क्षुद्रग्रह विक्षेपण के क्षेत्र में प्रभावी दिखाया गया है। कण त्वरक द्वारा उत्पादित उच्च-ऊर्जा आयन किरणों का उपयोग परमाणु भौतिकी, परमाणु भौतिकी और कण भौतिकी में किया जाता है। हथियार कण-किरण हथियार के रूप में आयन किरणों का उपयोग सैद्धांतिक रूप से संभव है, लेकिन इसका प्रदर्शन नहीं किया गया है। 20वीं शताब्दी की शुरुआत में अमेरिकी नौसेना द्वारा इलेक्ट्रॉन बीम हथियारों का परीक्षण किया गया है, लेकिन नली की अस्थिरता प्रभाव इन्हें लगभग 30 इंच से अधिक की दूरी पर सटीक होने से रोकता है। इस प्रकार के हथियार के बारे में अधिक जानकारी के लिए कण-बीम हथियार देखें। आयन स्रोत आयन थ्रस्टर आयन पवन संदर्भ बाहरी लिंक एम. ई. एल. एफ.-जी. ओ. एस. मॉडल द्वारा गणना किए गए ठोस पदार्थों में आयन किरणों के मानकों को रोकना आई. एस. ओ. एल. डी. ई.-सी. ई. आर. एन. प्लाज्मा भौतिकी में स्थित रेडियोधर्मी आयन किरणों की एक बड़ी विविधता के उत्पादन के लिए समर्पित सुविधा अर्धचालक उपकरण निर्माण अर्धचालक विश्लेषण पतली फिल्म जमाव आयन त्वरक भौतिकी