chap6电子束离子束加工

第六章 电子束和离子束加工 1．电子束加工和离子束加工在原理上和在应用范围上有何异同？ 答：二者在原理上的相同点是均基于带电粒子于真空中在电磁场的加速、控制作用下， 对工件进行撞击而进行加工。其不同处在于电子束加工是基于电能使电子加速转换成动能， 在撞击工件时动能转换成热能使金属熔化、气化而被蚀除。而离子束加工是电能使质量较大 的正离子加速后，打到工件面，是靠机械撞击能量使工件表面的原子层变形、破坏或切除 分离，并不发热。在工艺上：有离子刻蚀、溅射沉积、离子镀、离子注入（表面改性）等多 种形式，而不像电子束加工，有打孔、切割、焊接、热处理等形式。 2．电子束加工、离子束加工和激光加工相比各自的适用范围如何，三者各 有什么优缺点？ 答：三者都适用于精密、微细加工，但电子束、离子束需在真空中进行，因此加工表 面不会被氧化、污染，特别适合于“清洁”、“洁净”加工。离子束主要用于精微“表面工程”， 激光因可在空气中加工，不受空间结构的限制，故也适用于大型工件的切割、热处理等工艺。 3．电子束、离子束、激光束三者相比，哪种束流和相应的加工工艺能聚焦 得更细？最细的焦点直径大约是多少？ 答：激光聚焦后焦点的直径取决于光的波长。波长为 0.69µm的红色激光，聚焦后的光 斑直径很难小于 1µm，因为聚焦透镜有像差等误差。二氧化碳气体激光器发出 1.06µm的红 外激光，其焦点光斑直径更大。波长较短的绿色激光和准分子激光器可获得较小的焦点，常 用于精密、微细加工。电子束最佳时可获得 0.25µm的聚焦直径，可用于制作大规模集成电 路的光刻。如果用波长很短的X光射线（波长为 10-9~10-10m，即 1~0.1nm），可得到 0.1µm左 右的聚焦直径。 4．电子束加工装置和示波器、电视机的原理有何异同之处？ 答：它们都有一个电子枪用来发射电子，使电子奔向高电压的正极，而后再用线圈（电 磁透镜）进行聚焦，用电场进行偏转，控制扫描出图形来。只不过电子束加工装置的功率较 大，而示波器、电视机的功率较小而已。彩色电视机因有红、蓝、黄三种基本色，故需有三 个电子枪，结构和控制更为复杂。 第六章 电子束和离子束加工