芯片制造過程有極其復(fù)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(jìn)入速度選擇器，離子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，勻強(qiáng)電場場強(qiáng)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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、勻強(qiáng)電場場強(qiáng)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(dāng)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(diǎn)。以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，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(biāo)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(dāng)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(biāo)。
1
-
cosα
≈
α
2
2
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：61引用：4難度：0.6
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1．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(shè)計制造了全超導(dǎo)非圓界面托卡馬克實驗裝置（EAST），這是我國科學(xué)家率先建成了世界上第一個全超導(dǎo)核聚變“人造太陽實驗裝置將原子核在約束磁場中的運(yùn)動簡化為帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)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 -
2．如圖所示，三角形ABC內(nèi)有垂直于三角形平面向外的勻強(qiáng)磁場，AB邊長為L，∠CAB=30°，∠B=90°，D是AB邊的中點(diǎn)?，F(xiàn)在DB段上向磁場內(nèi)射入速度大小相同、方向平行于BC的同種粒子（不考慮粒子間的相互作用和粒子重力），若從D點(diǎn)射入的粒子恰好能垂直AC邊射出磁場，則AC邊上有粒子射出的區(qū)域長度為（ ?。?/h2>發(fā)布：2025/1/3 0:30:3組卷：300引用：1難度：0.5 -
3．如圖1所示，在xOy坐標(biāo)系中，兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)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(qiáng)磁場區(qū)域由ΔAB0和矩形0BCD構(gòu)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(cè)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(jìn)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(jìn)入兩板間的帶電粒子射入磁場時的速度；
（2）勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小及磁場區(qū)域的面積；
（3）t=t0時刻進(jìn)入兩板間的帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動的時間。
發(fā)布：2024/12/30 0:0:1組卷：79引用：2難度：0.7
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