第三讲--离子束技术

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表面改性的离子束技术知识

表面改性的离子束技术知识
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• 离子束技术概述 • 表面改性技术 • 离子束表面改性技术 • 离子束表面改性技术的应用 • 未来展望
01
离子束技术概述
离子束技术的定义
离子束技术是一种利用离子束对材料表面进行改性的技术，通过离子束对材料表面的撞击和注入，实现材料表面的物理、化学和机械性能的改变。
应用机遇
随着科技的不断进步，对高性能材料的需求日益增长，离子束表面改性技术在提高材料性能、延长使用寿命等方面具有显著优势，具有广阔的市场前景。
离子束表面改性技术的未来研究方向Βιβλιοθήκη 010203
04
深入研究离子束与材料表面的相互作用机制，提高对表面改性过程的控制能力。
深入研究离子束与材料表面的相互作用机制，提高对表面改性过程的控制能力。
详细描述
离子束技术通过将高能离子注入材料表面，诱导表面形成硬化层和增强相，从而提高材料的硬度和耐磨损性能。这种改性方法在金属、陶瓷和复合材料等领域得到广泛应用。
提高材料表面的耐腐蚀性
总结词
离子束表面改性技术通过改变材料表面的化学成分和结构，有效提高其耐腐蚀性能，延长使用寿命。
详细描述
离子束技术可以改变材料表面的元素组成和微观结构，形成具有优异耐腐蚀性能的表面层。这种改性方法在海洋工程、石油化工和汽车制造等领域具有广阔的应用前景。
总结词
离子束表面改性技术能够优化材料表面的光学性能，提高反射、吸收或散射等特性。
VS
详细描述
离子束技术可以通过精细调控表面成分和微观结构，实现对材料表面光学性能的优化。这种改性方法在光学仪器、光电器件和装饰行业等领域具有广泛的应用价值。

第二讲光刻掩模第三讲离子束技术

是化学反应，物理溅射次之。
特点：基本各项同性
刻蚀线宽1m左右
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2.2 反应离子刻蚀（RIE----Reactive Ion Etching）
为了减小侧向刻蚀，在垂直于样品表面方向上加一电场，使反应气体的离子在电场中作定向运动，使之只有纵向刻蚀，这是反应离子刻蚀的基本原理。射频电压加在两电极上，样品放在阴极上，阳极及反应室壁接地。阴极面积小，阳极面积大，这是非对称性的辉光放电系统。离子对刻蚀起主要作用，即以物理溅射为主，中性游离基的化学反应为辅。
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2.1 等离子刻蚀（PE----Plasma Etching)
2.1.1 等离子刻蚀原理
气体在高频电场（通常13.56MHz）作用下，产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成等离子体。在等离子体中，包含有正离子、负离子、游离基和自由电子。游离基在化学上是很活泼的。等离子刻蚀就是利用等离子体中的大量游离基和被刻蚀材料进行化学反应，反应结果生成能够由真空系统抽走的挥发性化合物，从而实现刻蚀的目的。
被刻材料 AZ1350 PMMA Au Ag SiC C Si Al Al2O3 Ge Ni SiO2 玻璃（Na,Ca）刻蚀速率（Å/min） 245~300 560 1500~1600 1400~1700 320 40~50 250~300 420~520 100~130 90 500~550 280~400 200
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例如刻蚀气体A2 在高能电场作用下，产生电离，反应式可写成：
放电
A2+e- A*+A++2eA+为正离子，e-为电子，A*为中性游离基。如果刻蚀气体用CF4, 则产生游离基F* 刻蚀Si 4F*+Si SiF4 刻蚀SiO2 4F*+SiO2 SiF4+O2 刻蚀Si3N4 12F*+Si3N4 3SiF4+2N2

离子束加工技术的研究及应用

离子束加工技术的研究及应用离子束加工技术是通过加速离子束并将其瞄准到目标物表面，通过离子与物质相互作用，使得目标物表面发生物理或化学反应的一种表面加工技术。

该技术具有精度高、化学反应可控制、组织控制可靠、退火处理少等优点。

因此，离子束加工技术在材料科学、电子信息、光学等领域中获得广泛应用。

本文将从离子束加工技术的原理、研究进展以及应用三个方面来介绍该技术的现状和未来发展。

一、离子束加工技术的原理离子束加工技术是一种表面加工技术，其加工原理与传统的机械切削和化学反应加工有所不同。

其基本过程是通过高能离子束准确地瞄准到目标物表面，离子束与目标物表面相互作用，促进表面发生物理或化学反应，最终实现加工过程。

其中，离子束主要通过瞄准精度和加速能量来控制反应速率和表面结构。

离子束加工技术的主要原理包括以下三个方面：1. 离子束加速技术：离子束加工技术中，离子束的加速是其基本原理。

离子束一般通过加速器进行加速，其加速倍数决定了离子束的加工速率和加工深度。

离子束的加速倍数越高，则离子束的轰击能量，对工件表面的损伤就越大，加工效果也就越好。

2. 离子束瞄准技术：离子束瞄准技术是通过控制离子束的方向和位置，使其准确瞄准到目标物表面进行加工。

通过瞄准角度、扫描方向和覆盖范围等参数的调整，可以实现加工位置的精度控制，并且可以保证加工精度和加工质量。

3. 离子束撞击效应：离子束撞击效应是指离子束与目标物表面相互作用时，离子的动能被转化为等离子体能，并且通过反射、透射和散射等现象，与目标物表面发生相互作用，从而实现表面加工。

二、离子束加工技术的研究进展离子束加工技术具有精度高、化学反应可控制、组织控制可靠、退火处理少等优点，因此，在材料科学、电子信息、光学等领域中获得了广泛应用。

随着物理化学技术的发展和相关领域的需求，离子束加工技术在处理材料方面表现出越来越重要的作用。

离子束加工技术的研究进展主要包括前置处理技术、控制技术、退火处理技术以及晶体控制技术等方面：1. 前置处理技术：前置处理技术主要包括差速泵技术和真空和高温蒸发技术。

第六章表面改性技术3

第四节电子束表面处理二. 电子束改性的特点
a) 加热、冷却速度快。金属材料表面经电子来加热，从室温加热到奥氏体化温暖或熔化温度仅需几分之一秒到下分之一秒，其冷却速度可达到108℃/s。 b) 成本低。电子束表面处理设备的一次性投资约为激光表面处理设备的1／3，其实际使用成本也只有激光表面处理的1／2。 c) 设备结构简单。电子束靠磁偏转动、扫描，无需工件转动和光传输机构。 d) 能量控制简便。电子束的能量控制比激光束方便。 e) 电子束与金属表面作用耦合性好，能量利用率高。电子束的能量利用率可达95％，其与金属工件表面的耦合作用，电子束所射的表面角除3o一4o特小角外，不受反射的影响，而且在电子束处理前无需像激光束处理那样对工件表面涂吸收涂层。 f) 处理中工件不被污染，质量好。这是因电子束在真空条件下工作，可保证被处理的工件不被氧化。 g) 电子束加热的深度和尺寸范围比激光束大。电于束加热熔化层的厚度至少有数微米，而且加热时能量沉积的范围较宽，约有一半的电子作用区几乎同时熔化。电子束因易激发x射线，在使用中应注意防护。 24
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第四节激光束表面改性技术
2.激光束与金属作用的类型激光束直接作用在金属材料表面时，可产生热作用、力作用及光作用。 <1>热作用激光光子的能量向固体金属的传输的过程就是固体金属对激光光子的吸收的过程。激光与金属材料交互作用而产生的加热效应取决于材料对激光光子的吸收。 <2>力作用当激光束强度远低于熔化门坎值时，由于金属表面高的温度梯度，在亚表层区会产生严重的不均匀应变。当内应力超过屈服应力时，材料会发生塑性变形。用激光照射金属表面，表面温度的迅速增加会使材料发生膨胀，平行于表面的位移受到周围材料的约束，会产生很大的压应力。如果超过了材料的弹性极限，就会发生塑性变形，使材料挤出自由表面。在冷却时，材料发生收缩。如果拉应力超过屈服应力，冷至初始温度时就会发生拉伸塑变。 (3)光作用激光与金属材料的交互作用也可以通过光作用而实现，不过这种作用是一种间接的作用。由于这种作用主要用来制备特殊的非金属材料和无机材料，如金刚石薄膜、类金刚石薄膜等。 17

物理实验技术中的离子束测量与控制技巧

物理实验技术中的离子束测量与控制技巧离子束技术是一种在物理实验中广泛应用的技术手段，通过控制离子束的粒子数、速度和能量来实现对材料表面的分析和加工。

在离子束实验中，离子束的测量和控制是非常重要的环节，本文将探讨物理实验技术中的离子束测量与控制的关键技巧。

一、离子束测量技巧离子束的测量是精确控制离子束的前提，其中包括离子束的实时监测与测量方法的选择。

1. 实时监测离子束的实时监测是离子束测量的重要一环。

常用的方法包括离子束流密度的监测、能量分布的监测以及离子束的径迹追踪。

离子束流密度的监测可以通过离子测量器件实现，如离子多道测量器和离子阱测量器。

其中，离子多道测量器可以实现离子束流密度的分布监测，离子阱测量器则可以实现离子束流密度的实时监测。

能量分布的监测可以通过能量分析仪实现，常用的有能量分析器和能量多道测量器。

能量分析器可以实时监测离子束的能量分布情况，而能量多道测量器则可以实现离子束能量的多通道测量。

离子束的径迹追踪是指通过对离子束轨迹的跟踪和分析，来实现对离子束的测量。

常用的方法包括阳极板和荧光屏，阳极板可以在离子束轰击下发生氧化反应，从而产生电流信号用于测量；荧光屏则是通过离子轰击产生的荧光来实现对离子束位置的测量。

2. 测量方法的选择除了实时监测外，离子束的测量还需要选择合适的方法。

常用的离子束测量方法包括能量分散谱和离子沉积。

能量分散谱是通过能量分析仪来测量离子束的能量分布情况，可以得到离子束的能量分布信息。

离子沉积是指离子束轰击样品表面后，离子在样品中形成的输运和扩散过程。

通过测量样品上的沉积离子的分布和形貌来判断离子束的质量和强度。

二、离子束控制技巧离子束的控制是实现对离子束的粒子数、速度和能量的精确控制，其中包括离子束发生器的控制、离子束的聚焦与聚焦力大小的控制以及离子束的导向和偏转控制。

1. 离子束发生器的控制离子束发生器的控制是离子束技术中的关键环节，可以通过调节离子源的工作参数来控制离子束的发射。

离子束技术名词解释

离子束技术名词解释
离子束技术名词解释
离子束技术（Ion Beam Technology）是一种用来实现可控变化
的粒子束技术，其主要用途是进行材料，物理和化学分析，以及表面改性。

它主要依赖于当粒子束技术用于处理物质时所产生的反应。

分子束（Molecular Beam）是指具有极微小体积的液体，气体或固体粒子的束流。

它们通常由一种电子枪或其他特殊装置分子枪发射。

它们也可以通过离子枪，束缝或线束腔被激发。

反应束（Reaction Beam）是指依靠离子束技术实现的一种化学
反应。

它可以实现液-固反应，液-液反应以及固体-固体反应。

这些
反应通常使用特定类型的离子枪或电子枪，并在粒子束技术下进行处理，从而产生一定的变化和影响。

表面改性（Surface Modification）是指在粒子束过程中对表面进行修改以改变其特性的技术。

它包括表面形变、去除、脱落、形成、变质、表面改性和表面改性。

离子束分析（Ion Beam Analysis）是指使用离子束技术进行的
分析技术，可用于研究物质的结构和性质。

它主要利用离子枪，离子束和检测器来实现。

加速器（Accelerator）是指用于加快电子和离子实现构型变化
和形成离子束的装置。

它可以通过电荷泵，电离室等方式来实现。

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浅析离子束生物技术

浅析离子束生物技术摘要离子束是有一定能量且其质量数小于或等于4的带电束。

低能重离子注入水稻可诱变育种。

离子束生物技术是将有关离子注入遗传物质，导致DNA分子位移、重排，重组DNA，离子束加工细胞，损伤部分基因，引导外源基因转入受体，实现在新的背景下的诱变和遗传转化，达到培育高产菌种的目的，涉及内源DNA重组、外源DNA介导、细胞手术以及生命起源、细胞通讯基因表达研究，在农业、发酵行业、制药行业、和生命科学研究中有广泛的应用前景。

关键词离子束；生物效应；遗传改良1离子束对生物体作用机理离子束具有低氧增比、高传能密度（LET）、尖锐的电离峰（Bragg峰）特点，它能准确控制部位和入射深度，能量增加导致入射深度增加，不同注入深度的能量损失曲线分布呈尖峰式。

与射线比较，离子束在电场和磁场的共同作用下获得不同能量，可以获得平行束，直进性好。

重离子注入使动量、质量、电荷和能量共同作用于生物体，使注入离子具有尖锐的Bragg峰和高LET。

离子注入生物体后发生作用有电荷交换、动量传递、能量沉积、质量沉积，能量沉积效应、质量沉积效应、电荷交换效应是离子束生物技术的主要理论依据，能量、质量、电荷成为离子束生物技术作用的核心。

能量沉积指生物大分子与注入离子发生一系列碰撞并逐步失去能量，而生物大分子逐步获得能量进而发生键断裂、原子被击出位、生物大分子留下断键或缺陷的过程；质量沉积指注入离子与生物大分形成新分子；动量传递会在分子中产生级联损伤；电荷交换引起生物分子电子转移造成损伤，使生物体产生死亡、染色体重复、易位、倒位或使DNA分子断裂、碱基缺失等多种生物学效应。

能量传递引起细胞形态变异，主要表现在减薄细胞壁，损伤细胞膜，剂量较大时使细胞破裂。

蚀刻现象是由物理因素引起的物体表面发生腐蚀的一种过程，是具有一定能量的离子作用于物体表面的腐蚀痕迹。

离子束注入生物效应包括三个阶段：1）物理阶段，此阶段，离子束同靶原子发生强烈碰撞，使生物体产生一定程度的刻蚀作用，产生低能离子束通道。

特种加工技术课件：离子束加工 -

如：精密滾珠軸承採用離子鍍後，使用壽命延長了數千小時；刀具鍍以幾微米厚的TiN、TiC塗層即所謂的塗層刀具，一般可使壽命提高3-10倍；在鈦合金葉片上沉積一層貴金屬（Pt、Au、Rh等）塗層，可使疲勞強度增加30%，抗氧化性、耐高溫和耐腐蝕能力也大大提高；將飛機和航天器上與鈦合金接觸的鋼連接件用離子鍍鋁抗蝕層代替原來的鎘電鍍層，防止了鈦合金零件產生的鎘脆現象
9.1.2 特點
①加工精度高：因離子束流密度和能量可得到精確控制，離子束加工是目前非傳統加工工藝方法中最精密、最微細的加工方法。離子刻蝕可達納米級或原子級精度，離子鍍膜可控制在亞微米級精度，離子注入的深度和濃度亦可精確地控制。 ②潔淨加工：在較高真空度下進行加工，工作環境污染少。特別適合加工易氧化的金屬、合金和高純度的半導體材料。 ③工件無變形：離子束加工是靠離子轟擊材料表面的原子來實現的，是一種微觀作用，所以加工應力和變形極小，適宜於對各種薄弱材料和低剛度零件進行加工。 ④成本高：需要一整套專用設備和真空系統，設備昂貴、加工成本較高，效率低下。
離子束加工(IBM) 9.1 離子束加工原理及特點
9.1.1 加工原理離子束加工（Ion beam machining，IBM）是一種精
密、細微的非傳統加工方法，它的加工原理與電子束加工原理基本類似，離子束加工是在真空條件下，先由電子槍產生電子束，再引入已抽成真空且充滿惰性氣體之電離室中，使低壓惰性氣體離子化,成為等離子體。由負極引出陽離子又經加速、集束等步驟，獲得具有一定速度的離子投射到工件材料表面，產生濺射效應和注入效應，從而實現離子束加工。所不同的是離子帶正電荷，其品質比電子大上千倍，故在電場中加速較慢，但一旦加至較高速度，就比電子束具有更大的撞擊動能，因此，離子束撞擊工件將引起變形、分離、嵌入、破壞等機械作用，而不像電子束是通過熱效應進行加工。

先进制造技术——三束加工—激光束、电子束、离子束

在目前的工业生产中，离子束加工主要应用于刻蚀加工(如加工空气轴承的沟槽，加工极薄材料等)、镀膜加工(如在金属或非金属材料上镀制金属或非金属材料)、注入加工(如某些特殊的半导体器件)等。
图1.激光加工示意图

激光束加工设备
激光机工的基本设备由激光器、导光聚焦系统和加工机（激光机工系统）三部分组成。 1.激光器：激光器是激光加工的重要设备，他的任务是把电能转换为光能，产生所需要的激光束。按工作物质的种类可分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器四大类。 2.导光聚焦系统：根据被加工工件的性能要求，光束经过放大、整形、聚焦后作用于加工部位，这种从激光器输出窗口到被加工工件之间的装置成为导光聚焦系统。 3.激光加工系统：激光加工系统主要包括床身、能够在三维坐标范围之内移动的工作台及机电控制系统等。
抽真空系统
聚焦系统
电子束
工件电源及控制系统
图2.电子束加工装置的结构示意

电子束加工的特点
(1) 电子束能够极其微细地聚焦(可达l～0.1 μ m)，故可进行微细加工。 (2) 加工材料的范围广。由于电子束能量密度高，可使任何材料瞬时熔化、汽化且机械力的作用极小，不易产生变形和应力，故能加工各种力学性能的导体、半导体和非导体材料。
①激光打孔
利用激光束可对各种材料加工小孔和微孔，最小孔径达几微米，
深度可达直径的 50倍。激光打孔时，用高功率密度脉冲激光源，影响加工质量的因素有激光束的参数（能量、脉宽）、波形、焦距、偏焦量、脉冲次数、被加工材料等。
②激光切割激光切割常用二氧化碳气体激光器，连续或脉冲方式，所切割的切缝窄、边缘质量好，几乎无切割残渣，切割速度高，也可切割金属，也可切割非金属；既可切割无机物，也可切割有机物。可代替刀具切割木材，代替剪刀切割布料、纸张，还可切割无法进行机械接触的工件。由于激光加工对被切材料几乎不产生机械冲击力和压力，故适合切割玻璃、陶瓷和半导体材料。

离子束技术简介

特点：基本各项同性刻蚀线宽1 m左右
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2.2 反应离子刻蚀（RIE----Reactive Ion Etching）
为了减小侧向刻蚀，在垂直于样品表面方向上加一电场，使反应气体的离子在电场中作定向运动，使之只有纵向刻蚀，这是反应离子刻蚀的基本原理。
射频电压加在两电极上，样品放在阴极上，阳极及反应室壁接地。阴极面积小，阳极面积大，这是非对称性的辉光放电系统。
这是纯粹的物理溅射过程。
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离子束刻蚀机的工作原理：
通入工作气体氩气，气压10-2-10-4Torr之间，阴极放射出的电子向阳极运动，在运动过程中，电子将工作气体分子电离，在样品室内产生辉光放电形成等离子体。其中电子在损失能量后到达阳极形成阳极电流，而氩离子由多孔栅极引出，在加速系统作用下，形成一个大面积的、束流密度均匀的离子束。为减少束中空间电荷静电斥力的影响，减少正离子轰击基片时，造成正电荷堆积，离子束离开加速电极后，被中和器发出的电子中和，使正离子束变成中性束，打到基片上，进行刻蚀。
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1. 分类
湿法刻蚀----化学腐蚀
刻蚀干法刻蚀
等离子刻蚀(PE) 反应离子刻蚀(RIE) 常规离子束刻蚀(IBE或IM) 反应离子束刻蚀(RIBE) 化学辅助离子束刻蚀(CAIBE）感应耦合等离子体刻蚀(ICP）
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2. 刻蚀技术简介
2.1 等离子刻蚀（PE----Plasma Etching)
离子对刻蚀起主要作用，即以物理溅射为主，中性游离基的化学反应为辅。
特点：各向异性刻蚀速率快刻蚀最小线宽可达0.2 m
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2.3 离子束刻蚀 (IBE----Ion Beam Etching) 离子铣（IM---Ion Milling）

离子束生物工程学

离子束生物工程学是一门首先兴起于中国的交叉学科.虽然仅有10余年的发展历程，但已在诱变育种、植物转基因、生命起源和进化以及环境辐射与人类健康等方面取得了一些重要的阶段性研究结果，开辟了具有重要理论和应用价值的研究方向，为遗传工程及相关领域提供了新的研究手段.随着离子束生物工程学的进一步发展，它还将在细胞加工、非对称细胞融合等方面发挥重要作用.离子束生物技术改良微生物菌种前景广阔离子束生物技术是80年代中期由中国科学院等离子体物理研究所的研究人员创造的，是具有中国自主知识产权的原始创新技术，并已从国内走向世界。

这一技术既可诱变出生物育种新材料，又可用于生物工程中转基因及细胞信号传导、细胞通讯等领域的研究。

其基本原理是，通过对人们所希望的离子进行加速，从而对细胞进行刻蚀加工。

注入细胞内部的离子可对部分基因进行修饰、加工，引导外源基因，尤其是大分子基因组转入受体细胞，实现在新遗传背景下的诱变育种及遗传转化。

一、离子束生物技术研究成果简介十多年来，在国家自然科学基金重点、重大项目和国家计委"八五"、"九五"重点科技攻关项目支持下，该领域基础研究在国际学术前沿占有一席之地。

吴李君博士的"离子注入细胞质引起核基因突变"被国际辐射界称为"吴发现"，离子注入生物效应写入美国T·Y an g博士的专著《太空放射生物学》，离子束介导DNA大分子转移被美国《基因工程新闻》（1995．1）列为生物工程研究的重要方法。

离子束生物工程学的应用研究也取得了一系列新成果。

到1999年底，该方面的研究创造了5000余份特殊育种材料，育成了9个农作物新品种、14个微生物新菌种，其中6个菌种已产业化；在国内外核心刊物上发表研究论文300余篇，出版专著1部；创经济效益17亿多元。

同时，培养出一批优秀的年轻人才，研究生中有18人次分别获全国"五一"劳动奖章、中国博士后优秀论文一等奖、中国科学院院长奖学金特别奖等省部级以上个人嘉奖。

离子束技术

离子束技术
离子束技术是一种利用高能离子束对材料进行加工和改性的技术。

离子束技术可以通过高能离子束的轰击，实现对材料的精细加工和改性。

离子束技术具有精度高、改性效果好、适用范围广等优点，因此在半导体、电子、航空航天、汽车等领域得到广泛应用。

离子束技术的主要应用包括：
1.离子注入：利用高能离子束对材料进行注入，实现材料的改性
和优化。

2.离子束刻蚀：利用高能离子束对材料进行刻蚀，实现材料的精
细加工和制造。

3.离子束溅射：利用高能离子束对材料进行溅射，实现材料的表
面涂层和功能膜的制备。

4.离子束分析：利用离子束技术对材料进行成分、结构、性质等
方面的分析。

离子束技术及其应用

离子束技术及其应用合肥研飞电器科技有限公司一.离子束技术简介1 •离子源构成及原理如图1所示，在一个真空腔体中，用气体放电产生一团等离子体，再用多孔（缝）引出电极将等离子体中的离子引出并加速形成离子束。

2 •离子束的品质因素引出电极的单孔构成原理如图2所示，它决定了离子束的品质因数，即导流系数（设计最佳化）、能耗、运行气压和气体效率。

其中导流系数由下式决定:3 •离子源的分类主要按等离子体产生的方法来分：有极放电，主要包括：考夫曼、潘宁、佛里曼（Freeman ）、双压缩、双潘宁、射频容性耦合离子源；无极放电，主要包括：微波 ECR 射频感性耦合（ICP ）离子源；其它离子源，例如：束一等离子体离子源。

(AN 3/2)图1离子源构成原理示意图。

图2单孔引出电极构成原理示意图。

二.离子束辅助沉积薄膜技术1 •离子束辅助的重要性A. 新的挑战：随着有机光学元件基片材料的采用和光纤通信工业应用中提出了更高的技术要求，以及提供相应的多层光学涂层薄膜，越来越需要发展新工艺。

B. 蒸发镀的局限性：虽然蒸发镀是光学涂层的主要制备方法，但它不能满足更高的致密性要求、改善机械性能和产品的快速生产等方面的要求。

2 .离子辅助沉积众所周知，引入离子辅助沉积，在一定程度上能够改善热蒸发沉积薄膜的持久性和稳定性方面的性能。

这种工艺的功能已经在材料等许多领域被证明，当然它不一定能满足一些涂层应用的特殊要求。

市场上可以买到的离子源仅能提供低的离子流和窄的束径，限制了可应用的基片面积3 .该应用离子束的特点：离子能量低（100eV— 1000eV；大流强（数mA/crh）；要求流强受离子能量影响小；高真空（〜10 -5乇）；离化率、电效率、气体效率高；杂质量低；寿命长（抗氧化）、操作容易、维护方便。

4 .新型ICP离子源的研制A.前言图4离子辅助电子束蒸发镀膜装置示意图离子源广泛应用于材料改性、刻蚀和薄膜沉积领域；射频感应耦合等离子体（RF ICP）源结构简单、能产生高密度的纯净等离子体、使用寿命长、以及性能价格比好（见图5和图6）ccc C图5圆筒形射频ICP等离子体源图6平板形射频ICP等离子体源B. 射频ICP离子源的设计参数：射频功率源：300-800W;离子能量：100-2000eV;电极出口的离子流密度:2mA/cm2；真空室运行气压可小于1x10- Pa；等离子体产生区等离子体的能量：E p 二mkT e V由此可计算出产生等离子体的输入功率。

离子束介导转基因技术简介

基因工程随堂作业题目：离子束介导转基因技术简介院（系）：专业：班级：姓名：学号：成绩：完成日期：离子束介导转基因技术简介在植物转基因方法中,人们总是在全力寻找那些更为简单、有效而又通用的手段,以便绕过复杂的原生质体培养过程,实现带壁细胞的基因转移。

于是,便开始了应用物理方法进行植物转基因的尝试,并获得了很大进展。

其中较为成功的方法有电激法、基因枪或微弹轰击法、注射法、激光穿孔法和超声波法。

这些方法就其本质来说,都是使细胞壁穿孔而又不伤害细胞,提供外源基因进入受体细胞的通道。

20世纪80年代末,由于受到离子注入金属、半导体等材料进行表面改性、掺杂等研究的启示,中国科学院等离子体物理研究所余增亮等人,率先尝试将离子注入技术应用与生物材料,进行农作物品种的改良,并于1986年首次获得成功。

至此,一个新兴的交叉学科离子束生物工程学问世,并日益受到国内外专家的关注。

1991年余增亮等提出了离子束介导外源基因转移的设想,随后成功获得了水稻转基因植株。

离子束介导转基因技术打破了传统的转基因法( PEG法、电击法、脂质体法等)操作繁琐,转化率低,重复性差,基因型依赖性强的限制,是一种较简单易行的转基因方法。

1.离子束介导转基因技术的原理植物细胞表面存在细胞壁,是外源基因转移的天然屏障。

所有的转基因方法都是通过打破这一屏障,或以易于外源基因导入的细胞或组织(如原生质体、萌发胚、子房和幼穗等)作为受体而实现的。

离子束介导转基因的原理主要包括了3个方面,即通道作用、吸引作用和整合作用。

首先,一定能量和剂量的离子束对植物细胞壁的溅射作用破坏细胞壁和细胞膜的结构,结果在局部产生刻蚀和穿孔,为外源遗传物质进入细胞提供微通道,这就是离子束对生物体的通道作用。

其次,用于注入的荷电正离子降低了细胞表面的负电性(沉积作用) ,从而减弱了对带负电的外源DNA 的静电斥力,从而促进了外源DAN的吸附和进入,即产生吸引作用。

再者,离子束的直接和间接作用打断细胞内的染色体DNA结构,有利于外源遗传物质整合到受体基因组中,即整合作用。

离子束加工技术

离子束加工技术1 离子束溅射技术的发展离子束溅射沉积干涉反射膜的进展可总结为［２］:* 1976 年之前，一般干涉反射膜反射率R>99%；* 1976 年离子束溅射干涉膜（淀积技术突破），反射率R=99.9%；* 1979 年离子束溅射干涉膜（测量技术突破），反射率R=99.99%；* 1983 年离子束溅射干涉膜损耗降到60ppm, 反射率R=99.994%；* 1988 年离子束溅射干涉膜损耗降到10ppm 以下, 反射率R=99.999%；* 1992 年离子束溅射干涉膜损耗降到1.6ppm, 反射率R=99.99984%；* 1997 年离子束溅射干涉膜用于ICF 三倍频激光反射镜实验，351nm 波长激光(脉冲)损伤阈值达20J/cm2；* 1998 年离子束溅射干涉膜用于ICF 基频激光反射镜实验，得到了1060nm 波长激光（脉冲）损伤阈值达50J/cm2，吸收损耗小于6ppm 的实验结果。

在国内，对离子束溅射技术的研究非常少，在很多领域几乎接近于空白，根据国家和时代的需要，这项技术的研究在国内变得尤为迫切。

2 离子束溅射技术的原理和特征2.1 离子束溅射技术在比较低的气压下，从离子源取出的氩离子以一定角度对靶材进行轰击，由于轰击离子的能量大约为1keV，对靶材的穿透深度可忽略不计，级联碰撞只发生在靶材几个原子厚度的表面层中，大量的原子逃离靶材表面，成为溅射粒子,其具有的能量大约为10eV 的数量级。

由于真空室内具有比较少的背景气体分子，溅射粒子的自由程很大，这些粒子以直线轨迹到达基板并沉积在上面形成薄膜。

由于大多数溅射粒子具有的能量只能渗入并使薄膜致密，而没有足够的能量使其他粒子移位，造成薄膜的破坏；并且由于低的背景气压，薄膜的污染也很低；而且，冷的基板也阻止了由热激发导致晶粒的生长在薄膜内的扩散。

因此，在基板上可以获得致密的无定形膜层。

在成膜的过程中，特别是那些能量高于10eV 的溅射粒子，能够渗入几个原子量级的膜层从而提高了薄膜的附着力，并且在高低折射率层之间形成了很小梯度的过度层。