在芯片制造過程中，離子注入是其中一道重要的工序。如圖所示是離子注入工作原理示意圖，離子經(jīng)加速后沿水平方向進(jìn)入速度選擇器，然后通過磁分析器，選擇出特定比荷的離子，經(jīng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)后注入處在水平面內(nèi)的晶圓（硅片）。速度選擇器、磁分析器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向均垂直于紙面向外；速度選擇器和偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小均為E，方向分別為豎直向上和垂直于紙面向外。磁分析器截面是內(nèi)外半徑分別為R1和R2的四分之一圓環(huán)，其兩端中心位置M和N處各有一個(gè)小孔；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的分布區(qū)域是棱長為L的正方體，其底面與晶圓所在水平面平行，間距也為L。當(dāng)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)不加電場(chǎng)及磁場(chǎng)時(shí)，離子恰好豎直注入到晶圓上的O點(diǎn)（即圖中坐標(biāo)原點(diǎn)，x軸垂直紙面向外）。整個(gè)系統(tǒng)置于真空中，不計(jì)離子重力及離子間的相互作用，打在晶圓上的離子，經(jīng)過電場(chǎng)和磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)的角度都很小。當(dāng)α很小時(shí)，有sinα≈tanα≈α，cosα≈1-12α2。求：
（1）通過磁分析器選擇出來的離子的比荷；
（2）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加電場(chǎng)時(shí)，離子在穿越偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中沿電場(chǎng)方向偏轉(zhuǎn)的距離；
（3）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)僅加磁場(chǎng)時(shí)，離子注入晶圓的位置坐標(biāo)（x,y）（用長度R1、R2及L表示）。
cosα
≈
1
-
1
2
α
2
【考點(diǎn)】帶電粒子由磁場(chǎng)進(jìn)入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)；帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)；從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度解決電場(chǎng)中的問題．
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：247引用：1難度：0.3
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1．如圖所示，在y軸的右方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的方向垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在x軸的下方有一方向平行x軸向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的粒子由靜止經(jīng)過加速電壓為U的電場(chǎng)加速，并從y軸上的A點(diǎn)垂直y軸進(jìn)入第一象限，而后從x軸上的P處以與x軸正方向夾角為60°的方向進(jìn)入第四象限，最后到達(dá)y軸上的Q點(diǎn)（圖中未畫出）。已知電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小，不考慮粒子受到的重力，則（ ?。?/h2>E=BqU6m發(fā)布：2024/12/20 7:0:1組卷：102引用：1難度：0.3 -
2．如圖所示，平行邊界M、N間有垂直邊界向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E=103V/m,平行邊界N、P間有垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，相鄰邊界間距均為L=0.2m,一個(gè)質(zhì)量為m=10-11kg、電荷量為q=10-7C的帶正電的粒子從電場(chǎng)中緊靠邊界M的O點(diǎn)，以垂直電場(chǎng)方向向上、大小為v0=2×103m/s的初速度射入電場(chǎng)，經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，粒子進(jìn)入磁場(chǎng)，粒子剛好不從磁場(chǎng)的邊界P射出磁場(chǎng)。不計(jì)粒子的重力，求：
（1）粒子從O開始第一次運(yùn)動(dòng)到邊界N時(shí)速度的大??；
（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；
（3）粒子第一次在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。發(fā)布：2024/12/20 2:30:1組卷：178引用：4難度：0.5 -
3．如圖所示，在y＞0的空間中存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在y＜0的空間中存在方向垂直xOy平面（紙面）向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電的粒子，比荷C/kg,自y軸上的P1點(diǎn)以速率v0=10m/s沿x軸正方向射入電場(chǎng)；然后經(jīng)過x軸上的P2點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O返回第一象限。已知OP1=d=1m,OP2=2qm=13×10-2m,不計(jì)粒子重力。求：3d=23
（1）電場(chǎng)強(qiáng)度E的大??；
（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；
（3）粒子從點(diǎn)P1到第一次經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O所用的時(shí)間t。發(fā)布：2024/12/15 17:30:1組卷：460引用：1難度：0.6
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