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离子束加工

利用具有较高能量的离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应进行的加工

离子束加工的原理和电子束加工基本类似，也是在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之撞击到工件表面。离子束的加工装置主要由包括离子源、真空系统、控制系统和电源等。

简介
离子束加工(mM)利用具有较高能量的离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应来进行不同的加工。由于离子束轰击材料是逐层去除原子，所以可以达到纳米级的加工精度。离子束加工按其工艺原理和目的的不同可以分为三种：用于从工件上去除材料的刻蚀加工、用于给工件表面涂覆的镀层加工以及用于表面改性的离子注入加工。由于电子束和离子束易于实现精确的控制，所以可以实现加工过程的全自动化，但是电子束和离子束的聚焦、偏转等方面还有许多技术问题尚待解决。
特点
1.是一种精密微细的加工方法。
2.非接触式加工，不会产生应力和变形。
3.加工速度很快，能量使用率可高达90%。
4.加工过程可自动化。
5.在真空腔中进行，污染少，材料加工表面不氧化。
6.电子束加工需要一整套专用设备和真空系统，价格较贵。
基本原理
离子束加工是在真空条件下，先由电子枪产生电子束，再引入已抽成真空且充满惰性气体之电离室中，使低压惰性气体离子化。由负极引出阳离子又经加速、集束等步骤，获得具有一定速度的离子投射到材料表面，产生溅射效应和注入效应。由于离子带正电荷，其质量比电子大数千、数万倍，所以离子束比电子束具有更大的撞击动能，是靠微观的机械撞击能量来加工的。
离子束加工主要特点如下：
1.加工的精度非常高。
2.污染少。
3.加工应力、热变形等极小、加工精度高。
4.离子束加工设备费用高、成本贵、加工效率低。
应用
1.蚀刻加工：
离子蚀刻用于加工陀螺仪空气轴承和动压马达上的沟槽，分辨率高，精度、重复一致性好。
离子束蚀刻应用的另一个方面是蚀刻高精度图形，如集成电路、光电器件和光集成器件等征电子学构件。
太阳能电池表面具有非反射纹理表面。
离子束蚀刻还应用于减薄材料，制作穿透式电子显微镜试片。
2.离子束镀膜加工：
离子束镀膜加工有溅射沉积和离子镀两种形式。
离子镀可镀材料范围广泛，不论金属、非金属表面上均可镀制金属或非金属薄膜，各种合金、化合物、或某些合成材料、半导体材料、高熔点材料亦均可镀覆。
分类
1.离子蚀刻或离子铣削：Ar离子倾斜轰击工件，使工件表面原子逐个剥离。
2.离子溅射沉积：Ar离子倾斜轰击某种材料的靶，靶材原子被击出后沉淀在靶材附近的工件上，使之表面镀上一层薄膜。
3.离子镀或离子溅射辅助沉积：它和离子溅射沉积的区别在于同时轰击靶材和工件，目的是为了增强膜材与工件基材之间的结合力。
4.离子注入：较高能量的离子束直接轰击被加工材料，使工件表面层含有注入离子，改变了工件表面的化学成分，从而改变了工件表面层的物理、力学和化学性能，满足特殊领域的要求。
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