电子束固化技术

电子束固化技术：EB固化vs. UV固化

EB和UV固化的差异

也许理解UV和EB技术的差别，最好的方法是先思考UV和EB能量的本质差别。

光子是UV能量的最小单位，物理学家认为同时具有粒子和波的性质，光子没有质量，光子的能量由光的波长决定的。大部分UV光固化是采用波长在250-450nm的光。

EB能量的最小单位是电子，不同于光子，电子有质量并带有负电荷。电子的能量是由用于电子加速的电压决定的。通常用于电子束固化的电子能量范围是70-300kV。

采用1MV电子束从PMMA底部打入形成的图案

一个简单的UV和EB能量的换算方法是，350nm的UV光子能量等于3.5eV，也就相当于在110kV电压加速下的电子能量。当加速电子通过电子窗，抵达基材表面的空气层时会被减速，但抵达基材表面时电子束平均能量依然达到70,000eV，也就意味着EB能量是UV能量的20,000倍。C-H和C-C键能为4-5eV，这就意味着EB可以以电离自由基的形式使化合物断链，而UV是非电离状态。这就是为什么EB不需要引发剂，自由基可以由电子束直接作用于单体和齐聚体产生。

基于上述对于UV和EB能量的讨论，我们如何定义UV和EB固化的能量？UV固化能量的单位是mJ/cm2或者J/cm2，而EB固化能量的单位是Mrads或kGy。按照定义，kGy=1J/gram。用于UV固化的能量范围一般是0.1-0.5J/cm2，而典型的用于丙烯酸体系EB固化的剂量通常为20-40kGy。

另外一个重要的差异，是UV和EB对于固化材料的穿透性。因为只有当吸收的能量达到一定的能量才能够激发自由基聚合反应。UV固化的穿透性对于光密度非常敏感，对于透明材料，光固化可以在很深的层面发生(几英寸深度)；然而，UV固化对于光密度很高的不透明材料，能量衰减非常快，底层无法固化。

而固化材料的光密度对于电子束的穿透没有影响，他可以同样穿过透明和不透明的固化材料。但是，材料的质量密度对于电子束有较大的影响。对于不同密度的材料，需要通过不同的加速电压来使电子束在一定深度的材料中达到足够的能量。因此，材料的密度和固化的深度是EB固化设备选型的重要参数。