在电子工业中,离子注入成为了微电子工艺中一种重要的掺杂技术,利用磁场、电场可以实现离子的分离和注入。某同学设想的一种离子分离与注入原理如图所示。空间直角坐标系Oxyz中,x轴正半轴上放置有足够长涂有荧光物质的细棒,有离子击中的点会发出荧光。在Oxy平面的上方分布有沿y轴正向的匀强磁场,磁感应强度为B。一发射带正电离子的离子源置于坐标原点O,只在Oxz平面内不断射出速率均为v的离子,速度方向分布在z轴两侧各为θ=37°角的范围内,且沿各个方向的离子个数均匀分布,包含有电量相同,质量分别为m和0.5m的两种离子。发现x轴上出现两条亮线,可确认击中右侧亮线最右端的是沿z轴正向射入磁场的质量为m的离子,且右侧亮线最右端到O点的距离为L。不计离子间的相互作用力和离子重力,整个装置置于真空中。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求离子的电量q;
(2)若磁感应强度在(B-kB)~(B+kB)范围内波动(k小于0.5,波动周期远大于离子在磁场中的运动时间),要使x轴上的两条亮线某时刻恰好能连接成一条亮线,求k值;
(3)若某段时间内磁感应强度恒为B,θ角增为60°,离子源只发出质量为m的离子。在Oxy平面的上方再施加沿y轴正向的匀强电场,电场强度为E,在Oxy平面上某点(O点除外)垂直离子速度方向放置待注入离子的某种材料小圆板(忽略大小),可得到最大注入深度,若离子进入该材料过程中受到的阻力恒为其速度的k倍,求该最大深度d。
【答案】(1)离子的质量为;
(2)k的大小为;
(3)最大深度为。
2
mv
BL
(2)k的大小为
3
13
(3)最大深度为
m
v
2
+
(
5
π
E
3
B
)
2
k
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/30 13:42:58组卷:196引用:3难度:0.4
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,不考虑P、Q两板电压的变化对磁场的影响,也不考虑粒子的重力及粒子间的相互影响,求:ml2qt02
(1)t=0时刻进入两板间的带电粒子射入磁场时的速度;
(2)匀强磁场的磁感应强度的大小及磁场区域的面积;
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