موضوع مقاله: باریکه یونی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # باریکه یونی | مقدمه: باریکهٔ یونی (به انگلیسی: ion beam) نوعی باریکه ذرات باردار است که از یون تشکیل شده است. | ## بخش 1: باریکه یونی | باریکه‌های یونی کاربردهای زیادی در تولید لوازم الکترونیکی (عمدتاً کاشت یون) و سایر صنایع دارند. واحدهای اندازه‌گیری چگالی جریان یون به‌طور معمول بر حسب و انرژی یون بر حسب eV اندازه‌گیری می‌شود. استفاده از eV برای تبدیل بین ولتاژ و انرژی، به ویژه در هنگام برخورد با باریکه‌های یونی تک بار، و همچنین تبدیل بین انرژی و دما (1eV = 11600k) راحت است. در اینجا از جریان تخلیه DC یا توان تخلیه RF برای کنترل جریان باریکه استفاده می‌شود. چگالی جریان یونی که می‌توان با استفاده از منبع یون شبکه ای شتاب داد، توسط اثر بار فضایی محدود می‌شود، که توسط قانون چایلد توضیح داده شده است. یون‌های استفاده شده تأثیر قابل توجهی بر حداکثر جریان باریکه یونی دارند، حداکثر جریان باریکه یونی با کریپتون، تنها ۶۹٪ حداکثر جریان یونی یک باریکه آرگون است، و با زنون این نسبت به ۵۵٪ کاهش می‌یابد. باریکه‌های یونی را می‌توان برای کندوپاش یا حکاکی باریکه یونی و برای تحلیل باریکه یونی استفاده کرد. حکاکی یون واکنشی، یک توسعه مهم است که از واکنش شیمیایی برای تقویت اثر کندوپاش فیزیکی استفاده می‌کند. در یک استفاده معمولی، درساخت ادوات نیم رسانا، یک ماسک می‌تواند به‌طور انتخابی یک لایه مقاوم به نور را بر روی یک بستر ساخته شده از یک ماده نیمه رسانا، مانند دی‌اکسید سیلیکون یا ویفر آرسنید گالیم قرار دهد. | ## بخش 2: باریکه یونی | ویفر توسعه یافته است، و برای مقاومت نوری مثبت، بخش‌های در معرض، در یک فرایند شیمیایی حذف می‌شوند. نتیجه آن، الگویی است که بر روی نواحی سطح ویفر که از نوردهی پوشانده شده بود، باقی مانده است. برخورد یون‌ها هدف را فرسایش می‌دهند و نواحی را که تحت پوشش نور مقاوم نیستند، از بین می‌برد. ابزارهای باریکه یون متمرکز (FIB) کاربردهای متعددی برای شناسایی دستگاه‌های لایه نازک دارند. با استفاده از یک باریکه یون متمرکز و با روشنایی بالا، در یک الگوی شطرنجی اسکن شده، مواد با الگوهای مستطیلی دقیق حذف می‌شوند (پراکنده می‌شوند) که نمایه دو بعدی یا چینه‌شناسی یک ماده جامد را نشان می‌دهد. یک محل حفاری واحد، یک مقطع را برای تحلیل با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی در معرض دید قرار می‌دهد. حفاری‌های دوگانه در دو طرف یک پل با ورقه‌تک‌بلوری نازک برای تهیه نمونه‌های میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده می‌شود. یکی دیگر از کاربردهای رایج ابزارهای FIB برای تأیید طراحی یا تحلیل خرابی افزاره‌های نیم‌رسانا است. تأیید طراحی ترکیبی از حذف انتخابی مواد با لایه‌نشانی مواد رسانا، دی‌الکتریک یا عایق به کمک گاز است. | ## بخش 3: باریکه یونی | دستگاه‌های نمونه اولیه مهندسی ممکن است با استفاده از باریکه یون در ترکیب با لایه‌نشانی مواد به کمک گاز، اصلاح شوند تا مسیرهای رسانای مدار مجتمع را دوباره سیم‌کشی کنند. این فنونها به‌طور مؤثر برای تأیید همبستگی بین طراحی CAD و مدار نمونه اولیه عملکردی واقعی استفاده می‌شوند، در نتیجه از ایجاد یک ماسک جدید به منظور آزمایش تغییرات طراحی جلوگیری می‌شود. علم مواد از کندوپاش برای گسترش فنون‌های تحلیلی سطحی مانند طیف‌سنجی جرمی یونی ثانویه یا طیف‌سنجی الکترونی (XPS, AES) استفاده می‌کند تا بتوانند مشخصات عمقی آن‌ها را ایجاد کنند. زیست‌شناسی در رادیوبیولوژی از باریکه‌های یونی گسترده یا متمرکز برای مطالعه سازوکارهای ارتباطی بین سلولی و درون سلولی، انتقال سیگنال و آسیب و ترمیم DNA استفاده می‌شود. برنامه‌های فضایی باریکه‌های یونی تولید شده توسط رانشگرهای یونی و پلاسما در یک فضاپیما می‌توانند برای انتقال نیرو به یک جسم مجاور (مانند فضاپیمای دیگر، یک سیارک و غیره) که توسط باریکه تابش می‌شود، استفاده شوند. باریکه‌های یونی با انرژی بالا باریکه‌های یونی پرانرژی تولید شده توسط شتاب‌دهنده‌های ذرات در فیزیک اتمی، فیزیک هسته ای و فیزیک ذرات استفاده می‌شود. سلاح استفاده از باریکه‌های یونی به عنوان یک سلاح باریکه ذرات از نظر تئوری امکان‌پذیر است، اما اثبات نشده است. | ## جمع‌بندی | سلاح‌های باریکهٔ الکترونی توسط نیروی دریایی ایالات متحده در اوایل قرن بیستم آزمایش شده‌اند، اما اثر ناپایداری شیلنگ، مانع از دقیق بودن آنها در فاصله بیش از ۳۰ اینچ می‌شود.