離子注入是對半導體（如硅）進行摻雜的方法。高能離子注入系統由離子源、磁分析器、高壓靜電加速器、聚焦掃描系統等組成。如圖1所示，離子源產生由雜質源氣體（如BF3、AsH3等）電離的離子束，經過磁分析器選擇出雜質離子，被選離子束通過狹縫，經加速器加速后，再通過兩維偏轉掃描器使離子束均勻的注入到材料表面，其中一部分離子（即散射離子）在材料表面被反射，不能進入材料內，其余部分進入材料的離子（即注入離子）在材料中逐漸損失能量，最后停留在材料中而實現摻雜。
如圖2所示為磁分析器的原理簡圖，分析器MON的頂角φ=90°，兩邊MO、NO與水平面的夾角相等，勻強磁場的磁感應強度大小為B。一束由電荷量為q（q＞0）的不同離子組成的離子束由S處以速度v,垂直邊MO射入磁場，其中軌跡如圖中實線所示的離子a經磁場偏轉后，恰能射到P點，其軌跡半徑為R，圓心為O點。求
（1）離子a的質量m；
（2）能通過NO上狹縫的離子需要滿足一定的質量要求，假設質量為（1+k）m的離子b恰能通過狹縫，其軌跡如虛線所示，則離子a、b間的寬度D（D過P點且垂直于實線）；
（3）單位時間內離子數為N的離子a在聚焦掃描系統中垂直射向半導體材料表面，離子射入時能量不同，散射和注入的離子數也不同。散射離子數n1與入射離子的能量Ex之間滿足：n1=（1-Ex2E0）N，其中0＜Ex＜2E0，若離子散射后，速度等大反向，則入射離子對半導體材料的作用力F與能量Ex的變化關系。
E
x
2
E
0
【答案】（1）離子a的質量m為；
（2）離子a、b間的寬度D為：（）R；
（3）入射離子對材料的作用力與能量的關系為：F=（2-）N.
q
BR
v
（2）離子a、b間的寬度D為：（
k
2
k
+
1
+
2
k
+
1
-
1
（3）入射離子對材料的作用力與能量的關系為：F=（2-
E
x
2
E
0
2
q
BR
v
E
x
【解答】
【點評】
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發布：2024/6/27 10:35:59組卷：93引用：1難度：0.3
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1．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軸向右接連發射質量為m,電荷量為+q、速度相同的帶電粒子，現在0～3t0時間內兩板間加上如圖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。
發布：2024/12/30 0:0:1組卷：89引用：2難度：0.7 -
2．如圖，半徑為d的圓形區域內有磁感應強度為B的勻強磁場，磁場垂直圓所在的平面。一帶電量為q、質量為m的帶電粒子從圓周上a點對準圓心O射入磁場，從b點折射出來，若α=60°，則帶電粒子射入磁場的速度大小為（ ?。?/h2>發布：2025/1/6 0:30:5組卷：272引用：2難度：0.6 -
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