第六章电子束与离子束加工

第六章电子束与离子束加工第一节电子束加工一、电子束加工原理和特点1、原理经电磁透镜聚焦的高能电子束流在真空条件下直接轰击工件外表，使加工区域资料熔化和气化从而实现加工2、特点1〕电子束加工属于精细加工；2〕加工范围广，加工质量好；3〕消费率高；4〕加工过程易于实现自动化；5〕适宜加工易氧化金属和合金资料及纯度要求高的资料；6〕需公用设备和真空系统，价钱昂贵。二、电子束加工安装组成：电子枪阴极、控制栅极、加速阳极、光栅、电源真空系统控制系统电磁透镜、偏转线圈、任务台控制电源电子束运动轨迹电子束在电磁透镜中受力三、电子束加工运用三、电子束加工运用1、窄缝加工三、电子束加工运用2、曲面加工三、电子束加工运用3、刻蚀三、电子束加工运用4、焊接三、电子束加工运用5、电子束熔炼电子束熔炼法发明于1907年﹐但直到50年代才用于熔炼难熔金属﹐后来又用于熔炼活泼金属(如Ti锭)和高级合金钢电子束加热可使资料在真空中维持熔化形状并坚持很长时间﹐实现资料的去气和杂质的选择性蒸发﹐可用来制备高纯资料。电子束加热是电能转为热能的有效方式之一﹐大约有50％功率用于熔化和维持液化。80年代已消费出600千瓦级的电子枪。如需更大功率﹐可用几支电子枪同时任务。利用电子束加热可铸造100吨的坯料三、电子束加工运用7、电子束曝光是一种利用电子束辐射效应的加工方法电子束光刻运用主要包括四个方面:电子束扫描曝光；电子束直写；电子束图形发生器制造中间掩模版；电子束减少投影曝光电子束光刻技术的开展历程如下:1968年，日本电子公司研制胜利第一台扫描电子束光刻机；1975年，美国贝尔公司开发出光栅扫描式电子光刻机；1978年日本电子公司研制出可变矩形束电子束光刻机；1979年，美国IBM公司初次进展了电子束减少投影曝光实验；1995年，日本NTT公司采用电子束曝光技术首先研制出1GDRAM第二节离子束加工一、离子束加工原理、分类及特点〔一〕、原理在真空下，离子源产生的粒子束经过加速聚焦，使之打到工件外表离子：带正电荷、质量大机械撞击能〔二〕、离子束加工分类按利用的物理效能和到达的目的分：离子刻蚀离子溅射堆积离子镀离子注入1、离子刻蚀用氩离子加速轰击攻坚，将工件原子逐个剥离，实现加工2、离子溅射堆积用离子轰击靶材，是靶材原子被击出，堆积并镀覆在工件外表上3、离子镀离子在轰击靶材的同时还轰击攻坚，是镀膜更加结实4、离子注入用高能量粒子直接击入工件外表，令工件外表改性〔三〕、离子束加工特点1、最精细、最细微的加工方法-纳米级0.001m；2、适宜加工易氧化金属和合金资料及纯度要求高的资料；3、加工应力、热变形小，加工质量高，适宜加工各种资料和低刚度零件加工；4、加工设备贵，本钱高，加工效率低。二、离子束加工安装与离子束加工安装类似：离子源、真空系统、控制系统和电源不同：离子源系统考夫曼型离子源双等离子体型离子源三、离子束加工的运用1.蚀刻加工2.离子束镀膜加工1.蚀刻加工加工陀螺仪空气轴承和动压马达上的沟槽，分辨率高，精度、反复一致性好；蚀刻高精度图形，如集成电路、光电器件和光集成器件等征电子学构件；太阳能电池外表具有非反射纹理外表；运用于减薄资料，制造穿透式电子显微镜试片。2.离子束镀膜加工分溅射堆积和离子镀两种方式。可镀资料范围广泛，不论金属、非金属外表上均可镀制金属或非金属薄膜，各种合金、化合物、或某些合成资料、半导体资料、高熔点资料亦均可镀覆；用于镀制光滑膜、耐热膜、耐磨膜、装饰膜和电气膜等。离子束装饰膜。离子束镀膜替代镀铬硬膜，可减少镀铬公害。提高刀具的寿命。

3.离子注入向工件外表注入任何离子硼、磷注入半导体，改动导电方式离子注入金属外表改善性能：提高抗蚀、抗疲劳、光滑、耐磨性能新合金，如W-Cu耐磨性：N、B、Mo注入低碳钢