离子束加工原理及特点

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9．3．1．1 加工原理

离子束加工(ion beam machining，简称IBM)，是利用离子源产生的离子，在真空中经加速聚焦，而形成高速度能的离子束流，打击到工件上，对工件加工，此种方法称之为离子束加工．

(1)离子束加工与电子束加工的区别主要有以下几点．

①离子束加工依靠的是高速度能的离子，电子束加工依靠的是高速电子．离子质量比电子质量大多了，如Ar+质量为电子质量的7．2万倍，所以，一旦打击到工件上，离子束比电子束具有大得多的撞击能量．

②电子束加工主要是靠热效应去除材料，而离子束加工主要是靠离子撞击工件材料，使工件变形、破坏，直至将离子注入加工表面等机械作用加工．

(2)离子束加工的物理过程描述 图9-15，是Ar⁺碰撞模型图．当入射的Ar+与工件材料的原子、分子碰撞时，发生动能交换，离子将失去的部分动能传给工件表面的原子、分子，使它们从基体中分离出来，由此产生工件材料的溅射，这称做第一次溅射．此外，有的离子碰撞工件表面某些原子、分子后，这些被碰撞的分子、原子再碰撞其他原子、分子，并使其分离出来，这称做第二次溅射．

图9-15 离子碰撞模型图

9．3．1．2 加工特点

离子束加工有下述特点：

(1)易于精确控制．可精确控制离子束聚焦光斑大小、离子束流密度及能量．

(2)加工产生污染少．这是因为离子束是利用机械碰撞能量加工．

(3)加工应力及变形极校这是因为加工是靠原子及分子级的微细加工，宏观压力校故对脆性、极薄、半导体、高分子等材料都可以加工，材料适应性强．

(4)易于实现自动化，设备费用高，成本高．