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离子束加工原理

2020-8-23 18:27| 发布者: admin| 查看: 533| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要:   离子束加工原理与电子束加工类似,也是在真空条件下,将Ar、Kr、Xe等情性气体通过离子源电离产生离子束,并经过加速、集束、聚焦后,投射到工件表面的加工部位,以实现去除加工。所不同的是离子的质量比电子的质 ...

  离子束加工原理与电子束加工类似,也是在真空条件下,将Ar、Kr、Xe等情性气体通过离子源电离产生离子束,并经过加速、集束、聚焦后,投射到工件表面的加工部位,以实现去除加工。所不同的是离子的质量比电子的质量大成千上万倍,例如最小的氢离子,其质量是电子质量的1840倍,氖离子的质量是电子质量的7.2万倍。由于离子的质量大,故在同样的速度下,离子束比电子束具有更大的能量。

  高速电子撞击工件材料时,因电子质量小速度大,动能几乎全部转化为热能,使工件材料局部熔化、气化,通过热效应进行加工。而离子本身质量较大,速度较低,撞击工件材料时,将引起变形、分离、破坏等机械作用。离子加速到几十电子伏到几千电子伏时,主要用于离子溅射加工;如果加速到一万到几万电子伏,且离子入射方向与被加工表面成25°~30°角时,则离子可将工件表面的原子或分子撞击出去,以实现离子铣削、离子蚀刻或离子抛光等,当加速到几十万电子伏或更高时,离子可穿入被加工材料内部,称为离子注入。

  离子束加工具有下列的特点:

  1)易于精确控制 由于离子束可以通过离子光学系统进行扫描,使离子束可以聚焦到光班直径1μm以内进行加工,同时离子束流密度和离子的能量可以精确控制,因此能精确控制加工效果,如控制注入深度和浓度。抛光时,可以一层层地把工件表面的原子抛掉,从而加工出没有缺陷的光整表面。此外,借助于掩膜技术可以在半导体上刻出小于1μm宽的沟槽。

  2)加工洁净 因加工是在真空中进行,离子的纯度比较高,因此特别适合于加工易氧化的金属、合金和半导体材料等。

  3)加工应力变形小 离子束加工是靠离子撞击工件表面的原子而实现的,这是一种微观作用,宏观作用力很小,不会引起工件产生应力和变形,对脆性、半导体、高分子等材料都可以加工。


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