芯片制造過程有極其復雜的工藝，其中離子注入是一道重要的工序，該工作原理如圖所示：離子經(jīng)加速后沿水平方向進入速度選擇器，離子在速度選擇器中做勻速直線運動，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)后注入到水平面內(nèi)的晶圓（硅片）處。速度選擇器中勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外，勻強電場場強大小為E，方向豎直向上；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處各有一個小孔，磁分析器中勻強磁場的磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向外；偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中電場和磁場的分布區(qū)域是同一棱長為L的正方體，底面與晶圓所在的水平面重合，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中勻強磁場的磁感應強度大小為B、勻強電場場強大小為E，它們的方向均垂直紙面向外；從磁分析器N處小孔射出的離子自偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)上表面的中心射入，當偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)不加電場及磁場時，離子恰好豎直注入到晶圓上的O點。以O點為坐標原點，偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)中B的方向為x軸正方向，水平向左為y軸正方向，建立平面直角坐標系。整個系統(tǒng)置于真空中，不計離子重力，打到晶圓上的離子經(jīng)過電場和磁場偏轉(zhuǎn)的角度都很小，而當α很小時，有以下近似計算：sinα≈α，1-cosα≈α22。求：
（1）離子的電性及通過速度選擇器后的速度大??；
（2）從磁分析器出來的離子的比荷；
（3）偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)同時加上電場和磁場時，離子注入晶圓的位置坐標。
1
-
cosα
≈
α
2
2
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：61引用：4難度：0.6
相似題
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1．如圖所示，M和N為平行金屬板，質(zhì)量為m,電荷量為q的帶電粒子從M由靜止開始被兩板間的電場加速后，從N上的小孔穿出，以速度v由C點射入圓形勻強磁場區(qū)域，經(jīng)D點穿出磁場，CD為圓形區(qū)域的直徑。已知磁場的磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向外，粒子速度方向與磁場方向垂直，重力忽略不計。
（1）判斷粒子的電性，并求M、N間的電壓U；
（2）求粒子在磁場中做圓周運動的軌道半徑r；
（3）若粒子的軌道半徑與磁場區(qū)域的直徑相等，求粒子在磁場中運動的時間t。發(fā)布：2024/12/29 21:0:1組卷：1319引用：5難度：0.5 -
2．如圖1所示，在xOy坐標系中，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關于x軸對稱，極板長度和板間距均為l,緊靠極板的右邊緣的有界勻強磁場區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構成，其中∠OAB=60°，OD=OA．磁場方向垂直于xOy平面向里，D、A位于y軸上。位于極板左側的粒子源沿x軸向右接連發(fā)射質(zhì)量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子，現(xiàn)在0～3t0時間內(nèi)兩板間加上如圖2所示的電壓，已知t=0時刻進入兩板間的粒子，在t0時刻射入磁場時，恰好不會從磁場邊界射出磁場區(qū)域且圓心在x軸上，上述l、m、q、t0為已知量，U0=
，不考慮P、Q兩板電壓的變化對磁場的影響，也不考慮粒子的重力及粒子間的相互影響，求：ml2qt02
（1）t=0時刻進入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度；
（2）勻強磁場的磁感應強度的大小及磁場區(qū)域的面積；
（3）t=t0時刻進入兩板間的帶電粒子在勻強磁場中運動的時間。
發(fā)布：2024/12/30 0:0:1組卷：78引用：2難度：0.7 -
3．核聚變具有極高效率、原料豐富以及安全清潔等優(yōu)勢，中科院等離子體物理研究所設計制造了全超導非圓界面托卡馬克實驗裝置（EAST），這是我國科學家率先建成了世界上第一個全超導核聚變“人造太陽實驗裝置將原子核在約束磁場中的運動簡化為帶電粒子在勻強磁場中的運動，如圖所示，磁場水平向右分布在空間中，所有粒子的質(zhì)量均為m,電荷量均為q,且粒子的速度在紙面內(nèi)，忽略粒子重力的影響，以下判斷正確的是（ ?。?/h2>發(fā)布：2024/12/30 0:0:1組卷：65引用：2難度：0.7
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