離子束加工

離子束加工(mM)利用具有較高能量的離子束射到材料表面時所發生的撞擊效應、濺射效應和注入效應來進行不同的加工。由於離子束轟擊材料是逐層去除原子，所以可以達到納米級的加工精度。離子束加工按其工藝原理和目的的不同可以分為三種：用於從工件上去除材料的刻蝕加工、用於給工件表面塗覆的鍍層加工以及用於表面改性的離子注入加工。由於電子束和離子束易於實現精確的控制，所以可以實現加工過程的全自動化，但是電子束和離子束的聚焦、偏轉等方面還有許多技術問題尚待解決 ^[1]  。

1.是一 ^[2]  種精密微細的加工方法。

2.非接觸式加工，不會產生應力和變形。

3.加工速度很快，能量使用率可高達90%。

4.加工過程可自動化。

5.在真空腔中進行，污染少，材料加工表面不氧化。

6.電子束加工需要一整套專用設備和真空系統，價格較貴。

離子束加工是在真空條件下，先由電子槍產生電子束，再引入已抽成真空且充滿惰性氣體之電離室中，使低壓惰性氣體離子化。由負極引出陽離子又經加速、集束等步驟，獲得具有一定速度的離子投射到材料表面，產生濺射效應和注入效應。由於離子帶正電荷，其質量比電子大數千、數萬倍，所以離子束比電子束具有更大的撞擊動能，是靠微觀的機械撞擊能量來加工的。

離子束加工主要特點如下：

1.加工的精度非常高。

2.污染少。

3.加工應力、熱變形等極小、加工精度高。

4.離子束加工設備費用高、成本貴、加工效率低。

1.蝕刻加工：

離子蝕刻用於加工陀螺儀空氣軸承和動壓馬達上的溝槽，分辨率高，精度、重複一致性好。

離子束蝕刻應用的另一個方面是蝕刻高精度圖形，如集成電路、光電器件和光集成器件等徵電子學構件。

太陽能電池表面具有非反射紋理表面。

離子束蝕刻還應用於減薄材料，製作穿透式電子顯微鏡試片。

2.離子束鍍膜加工：

離子束鍍膜加工有濺射沉積和離子鍍兩種形式。

離子鍍可鍍材料範圍廣泛，不論金屬、非金屬表面上均可鍍制金屬或非金屬薄膜，各種合金、化合物、或某些合成材料、半導體材料、高熔點材料亦均可鍍覆。

1.離子蝕刻或離子銑削：Ar離子傾斜轟擊工件，使工件表面原子逐個剝離。

2.離子濺射沉積：Ar離子傾斜轟擊某種材料的靶，靶材原子被擊出後沉澱在靶材附近的工件上，使之表面鍍上一層薄膜。

3.離子鍍或離子濺射輔助沉積：它和離子濺射沉積的區別在於同時轟擊靶材和工件，目的是為了增強膜材與工件基材之間的結合力。

4.離子注入：較高能量的離子束直接轟擊被加工材料，使工件表面層含有注入離子，改變了工件表面的化學成分，從而改變了工件表面層的物理、力學和化學性能，滿足特殊領域的要求。