在芯片制造过程中,离子注入是其中一道重要的工序。如图,是离子注入工作原理示意图,正离子质量为m,电荷量为q,经电场加速后沿水平方向进入速度选择器,然后通过磁分析器,选择出特定比荷的正离子,经偏转系统后注入处在水平面上的晶圆硅片。速度选择器、磁分析器和偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向均垂直纸面向外;速度选择器和偏转系统中匀强电场的电场强度大小均为E,方向分别为竖直向上和垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为R1和R2的四分之一圆弧,其两端中心位置M和N处各有一小孔;偏转系统中电场和磁场的分布区域是一棱长为L的正方体,晶圆放置在偏转系统底面处。当偏转系统不加电场和磁场时,正离子恰好竖直注入到晶圆上的O点,O点也是偏转系统底面的中心。以O点为原点建立xOy坐标系,x轴垂纸面向外。整个系统处于真空中,不计正离子重力,经过偏转系统直接打在晶圆上的正离子偏转的角度都很小,已知当α很小时,满足:sinα=α,cosα=1-12α2。
(1)求正离子通过速度选择器后的速度大小v及磁分析器选择出的正离子的比荷;
(2)当偏转系统仅加磁场时,设正离子注入到显上的位置坐标为(x,y),请利用题设条件,求坐标(x,y)的值。
1
2
α
2
【答案】(1)正离子通过速度选择器后的速度大小v为,磁分析器选择出的正离子的比荷为;
(2)坐标(x,y)的值为。
E
B
2
E
B
2
(
R
1
+
R
2
)
(2)坐标(x,y)的值为
(
0
,
L
2
R
1
+
R
2
)
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:119引用:3难度:0.5
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1.如图为质谱仪的原理示意图,电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后进入粒子速度选择器,选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强电场的场强为E、方向水平向右.已知带电粒子能够沿直线穿过速度选择器,从G点垂直MN进入偏转磁场,该偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场.带电粒子经偏转磁场后,最终到达照相底片的H点.可测量出G、H间的距离为l.带电粒子的重力可忽略不计.求
(1)粒子从加速电场射出时速度ν的大小.
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2.质谱仪的基本构造如图所示。质量为m (待测的)、带电量为q的离子束由静止经加速电场后,进入速度选择器,速度选择器中有相互垂直的电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,之后进入磁感应强度为B′的匀强磁场区域发生偏转。
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(2)求加速电场的电压;
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3.甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、霍尔元件的结构示意图,图丁中元件的导电粒子是自由电子。下列说法中正确的是( )
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