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第6章电子束和离子束加工,6.1电子束加工,利用高能量密度的电子束对材料进行工艺处理的一切方法统称为电子束加工。,2、电子束加工原理,电子束加工原理,3、加工装置,电子束加工装置主要由以下几部分组成。（1）电子枪。获得电子束的装置。,图6-2电子束加工装置示意图1-工作台系统；2-偏转线圈；3-电磁透镜；4-光阑；5-加速阳极；6-发射电子的阴极；7-控制栅极；8-光学观察系统；9-带窗真空室门；10-工件,（2）真空系统,（3）控制系统和电源,束流聚焦控制：提高电子束的能量密度，它决定加工点的孔径或缝宽。,束流位置控制：改变电子的方向。工作台位移控制：加工时控制工作台的位置。电源：对电压的稳定性要求较高，常用稳压电源。,4、电子束加工的特点,电子束能够极其微细地聚焦(可达l0.1m)，故可进行微细加工。加工材料的范围广。能加工各种力学性能的导体、半导体和非导体材料。加工效率很高。加工在真空中进行，污染少，加工表面不易被氧化。电子束加工需要整套的专用设备和真空系统，价格较贵，故在生产中受到一定程度的限制。,5、电子束加工的应用,1-淬火硬化；2-熔炼；3-焊接；4-打孔；5-钻、切削；6-刻蚀；7-升华；8-塑料聚合；9-电子抗蚀剂；10-塑料打孔,电子束加工的异形孔,（1）电子束打孔,电子束加工弯曲的孔,（2）电子束切割,可对各种材料进行切割，切口宽度仅有36m。利用电子束再配合工件的相对运动，可加工所需要的曲面。,电子束加工曲面,（3）电子束焊接,（4）电子束光刻,图6-7电子束曝光加工过程A-电子束曝光；B-显影；C-蒸镀；D离子刻蚀；E、F-去掉抗蚀剂，留下图形1-电子束；2-电致抗蚀剂；3-基板；4-金属蒸汽；5-离子束；6-金属,电子束刻蚀,（5）电子束表面改性,特点：A）快速加热淬火，可得到超微细组织，提高材料的强韧性；B）处理过程在真空中进行，减少了氧化等影响，可以获得纯净的表面强化层；C）电子束功率参数可控，可以控制材料表面改性的位置、深度和性能指标。,电子束表面改性技术分类,6.2离子束加工,1、加工原理,图6-9考夫曼型离子源1真空抽气口2灯丝3惰性气体注入口4电磁线圈5离子束流6工件7阴极8引出电极9阳极10电离室,可用于加工空气轴承的沟槽、打孔、加工极薄材料及超高精度非球面透镜，还可用于刻蚀集成电路等的高精度图形。,3、离子束加工的分类,（1）离子刻蚀,（2）离子溅射沉积,（3）离子镀膜,该方法适应性强、膜层均匀致密、韧性好、沉积速度快，目前已获得广泛应用。,（4）离子注入,该方法不受温度及注入何种元素及粒量限制，可根据不同需求注入不同离子（如磷、氮、碳等）。注入表面元素的均匀性好，纯度高，其注入的粒量及深度可控制，但设备费用大、成本高、生产率较低。,5、离子束加工的应用,目前，离子束加工主要应
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