離子束加工原理

離子束加工（ion beam machining，IBM）是在真空條件下利用離子源（離子槍）產(chǎn)生的離子經(jīng)加速聚焦形成高能的離子束流投射到工件表面，使材料變形、破壞、分離以達(dá)到加工目的。
因?yàn)殡x子帶正電荷且質(zhì)量是電子的千萬倍，且加速到較高速度時(shí)，具有比電子束大得多的撞擊動(dòng)能，因此，離子束撞擊工件將引起變形、分離、破壞等機(jī)械作用，而不像電子束是通過熱效應(yīng)進(jìn)行加工。

2.離子束加工特點(diǎn)

加工精度高。因離子束流密度和能量可得到精確控制。
在較高真空度下進(jìn)行加工，環(huán)境污染少。特別適合加工高純度的半導(dǎo)體材料及易氧化的金屬材料。
加工應(yīng)力小，變形極微小，加工表面質(zhì)量高，適合于各種材料和低剛度零件的加工。

3.離子束加工的應(yīng)用范圍
離子束加工方式包括離子蝕刻、離子鍍膜及離子濺射沉積和離子注入等。

1）離子刻蝕

當(dāng)所帶能量為0.1～5keV、直徑為十分之幾納米的的氬離子轟擊工件表面時(shí)，此高能離子所傳遞的能量超過工件表面原子或分子間鍵合力時(shí)，材料表面的原子或分子被逐個(gè)濺射出來，以達(dá)到加工目的
這種加工本質(zhì)上屬于一種原子尺度的切削加工，通常又稱為離子銑削。
離子束刻蝕可用于加工空氣軸承的溝槽、打孔、加工極薄材料及超高精度非球面透鏡，還可用于刻蝕集成電路等高精度圖形。
2）離子濺射沉積

采用能量為0.1～5keV的氬離子轟擊某種材料制成的靶材，將靶材原子擊出并令其沉積到工件表面上并形成一層薄膜。
實(shí)際上此法為一種鍍膜工藝。
3）離子鍍膜

離子鍍膜一方面是把靶材射出的原子向工件表面沉積，另一方面還有高速中性粒子打擊工件表面以增強(qiáng)鍍層與基材之間的結(jié)合力（可達(dá)10～20MPa），
此法適應(yīng)性強(qiáng)、膜層均勻致密、韌性好、沉積速度快，目前已獲得廣泛應(yīng)用。
4）離子注入

用5～500keV能量的離子束，直接轟擊工件表面，由于離子能量相當(dāng)大，可使離子鉆進(jìn)被加工工件材料表面層，改變其表面層的化學(xué)成分，從而改變工件表面層的機(jī)械物理性能。
此法不受溫度及注入何種元素及粒量限制，可根據(jù)不同需求注入不同離子（如磷、氮、碳等）。
注入表面元素的均勻性好，純度高，其注入的粒量及深度可控制，但設(shè)備費(fèi)用大、成本高、生產(chǎn)率較低。