離子束加工,詳情參考www.xajzbxg.com

1．離子束的加工原理、分類(lèi)及特點(diǎn)：
　　
　　加工原理  離子束的加工原理類(lèi)似于電子束的加工原理。離子質(zhì)量是電子的數(shù)千倍或數(shù)萬(wàn)倍，一旦獲得加速，則動(dòng)能較大。真空下，離子束經(jīng)加速、聚焦后，高速撞擊到工件表面靠機(jī)械動(dòng)能將材料去除，不像電子束那樣需將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能才能去除材料。
　　
　　1）離子刻蝕: 離子以一定角度轟擊工件，表面原子逐個(gè)剝離，實(shí)質(zhì)上是一種原子尺度的切削加工，稱(chēng)為離子銑削，即納米加工。
　　
　　2) 離子濺射沉積: 離子以一定角度轟擊靶材，靶材原子逐個(gè)剝離后，沉積在工件上，使工件鍍上一層靶材薄膜，實(shí)質(zhì)是一種鍍膜工藝；
　　
　　3) 離子鍍:離子分兩路以不同角度同時(shí)轟擊靶材和工件，目的在于增強(qiáng)靶材鍍膜與工件基材的結(jié)合力；又被稱(chēng)為離子濺射輔助沉積；
　　
　　4) 離子注入:子以較大的能量垂直轟擊工件，是離子直接進(jìn)入工件，成為工件體內(nèi)材料的一部分，達(dá)到材料改性目的。
　　
　　離子束加工具有以下特點(diǎn)：
　　
　　1）高精度  逐層去除原子，控制離子密度和能量加工可達(dá)納米級(jí)，鍍膜可達(dá)亞微米，離子注入的深度、濃度可以**控制。離子加工是納米加工工藝的基礎(chǔ)；
　　
　　2）高純度、無(wú)污染  適于易氧化材料和高純度半導(dǎo)體加工；
　　
　　3）宏觀壓力小  無(wú)應(yīng)力、熱變形，適于低剛度工件；
　　
　　4）設(shè)備費(fèi)用、成本高、加工效率低。
　　
　　2．離子束加工裝置及應(yīng)用
　　
　　離子束加工裝置由離子源、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電源組成；設(shè)備差異主要體現(xiàn)在離子源不同；通過(guò)離子源產(chǎn)生離子束流，即原子電離成為離子；具體過(guò)程為：
　　
　　氣態(tài)原子注入電離室后，經(jīng)高頻放電、電弧放電、等離子體放電或電子轟擊，使氣態(tài)原子電離為等離子體（正離子和負(fù)電子數(shù)目相等的混合體），再通過(guò)一個(gè)相對(duì)于等離子體為負(fù)電位電極（吸極）引出正離子，形成正離子束流，便可用于離子束加工。常用的離子源有考夫曼型離子源和雙等離子體型離子源。
　　
　　目前離子束加工的應(yīng)用主要有：
　　
　　1）刻蝕加工  離子以入射角40?~60?度轟擊工件，使原子逐個(gè)剝離。離子刻蝕效率低，目前已應(yīng)用于蝕刻陀螺儀空氣軸承和動(dòng)壓馬達(dá)溝槽；高精度非球面透鏡加工；高精度圖形蝕刻，如集成電路、光電器件、光集成器件等微電子學(xué)器件的亞微米圖形；集成光路制造；致薄材料納米蝕刻。
　　
　　2）鍍膜加工  鍍膜加工分為濺射沉積和離子鍍。離子鍍的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：附著力強(qiáng)，膜層不易脫落；繞射性好，鍍得**、徹底。離子鍍主要應(yīng)用于各種潤(rùn)滑膜、耐熱膜、耐蝕膜、耐磨膜、裝飾膜、電氣膜的鍍膜；離子鍍氮化鈦代替鍍硬鉻可以減少公害；還可用于涂層刀具的制造，包括碳化鈦、氮化鈦刀片及滾刀、銑刀等復(fù)雜刀具。
　　
　　3）離子注入  離子以較大的能量垂直轟擊工件，離子直接注入工件后固溶，成為工件基體材料的一部分，達(dá)到改變材料性質(zhì)的目的。該工藝可使離子數(shù)目得到**控制，可注入任何材料，其應(yīng)用還在進(jìn)一步研究，目前得到應(yīng)用的主要有：半導(dǎo)體改變或制造P-N結(jié)；金屬表面改性，提高潤(rùn)滑性、耐熱性、耐蝕性、耐磨性；制造光波導(dǎo)等。