简析电子束、离子束、激光束加工的区别
一文看懂电子束与离子束加工工艺
一文看懂电子束与离子束加工工艺电子束加工和离子束加工是近年来得到较大发展的新型特种加工。
他们在精密微细加工方面，尤其是在微电子学领域中得到较多的应用。
通常来说，电子束加工主要用于打孔、焊接等热加工和电子束光刻化学加工，而离子束加工则主要用于离子刻蚀、离子镀膜和离子注入等加工。
电子束加工原理电子束加工（Electron Beam Machining 简称EBM）起源于德国。
1948年德国科学家斯特格瓦发明了第一台电子束加工设备。
它是一种利用高能量密度的电子束对材料进行工艺处理的方法统。
在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦后能量密度为106～109w/cm2的极细束流高速冲击到工件表面上极小的部位，并在几分之一微秒时间内，其能量大部分转换为热能，使工件被冲击部位的材料达到几千摄氏度，致使材料局部熔化或蒸发，来去除材料。
控制电子束能量密度的大小和能量注入时间，就可以达到不同的加工目的：1、只使材料局部加热就可进行电子束热处理；2、使材料局部熔化就可以进行电子束焊接；3、提高电子束能量密度，使材料熔化和汽化，就可进行打孔、切割等加工；4、利用较低能量密度的电子束轰击高分子材料时产生化学变化的原理，即可进行电子束光刻加工。
电子束主要加工装置电子束加工装置主要由以下几部分组成：o电子枪获得电子束的装置，它包括：1、电子发射阴极—用钨或钽制成，在加热状态下发射电子。
2、控制栅极—既控制电子束的强弱，又有初步的聚焦作用。
3、加速阳极—通常接地，由于阴极为很高的负压，所以能驱使电子加速。
o真空系统保证电子加工时所需要的真空度。
一般电子束加工的的真空度维持在1.33×10-2~ 1.33×10-4 Pa。
o控制系统和电源控制系统包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流强度控制以及工作台位移控制。
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。
聚焦方法：一是利用高压静电场是电子流聚焦成细束；另一种方法是利用“电磁透镜”靠磁场聚焦。
先进制造技术名词解释及简答
名词解释：广义制造：包括市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一序列相互联系的生产活动。
狭义制造：是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程。
先进制造技术（AMT）：是指在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能源以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、售后服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
制造系统：是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。
工业机器人：工业机器人是一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机，是涉及机械学、控制技术、传感技术、人工智能、计算机科学等多学科技术为一体的现代制造业的基础设备；柔性制造技术：是集数控技术、计算机技术、机器人技术以及现代管理技术为一体的现代制造技术。
柔性制造系统（FMS）：由若干台数控加工设备、物料运储系统和计算机控制的信息系统组成的，通过改变软件程序适应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。
绿色产品（GP）：绿色产品是指在产品全生命周期内，能节约资源和能源，对生态环境无危害或少危害，且对生产者及使用者具有良好保护性的产品。
高速加工技术：是指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材料的切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术。
制造业：是指将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等，通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业。
计算机集成制造（CIM）：借助于以计算机为核心的信息技术，将企业中各种与制造有关的技术系统集成起来，使企业内的各类功能得到整体优化。
计算机集成制造系统（CIMS）：CIMS是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成，是适合多品种、中小批量生产的系统。
东南大学--材料学院--表面微细加工技术简介
表面微细加工技术简介一、表面微细加工技术●表面技术的一个重要组成部分●微电子工业重要的工艺技术基础●工艺精度决定了集成电路的特征尺寸●微米量级、亚微米量级、纳米量级●微型传感器、微执行器（微马达、微开关、微泵等）、微型机器人、微型飞机、微生物化学芯片等表面微细加工技术：●光刻加工电子束加工离子束加工激光束微细加工●超声波加工微细电火花加工电解加工电铸加工1.1 光刻加工●光刻加工●复印图像+化学腐蚀●广泛应用平面器件和集成电路●光刻三要素：光刻胶、掩膜版和光刻机●光刻胶又叫光致抗蚀剂，它是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体●光刻胶受到特定波长光线的作用后，导致其化学结构发生变化，使光刻胶在某种特定溶液中的溶解特性改变光刻加工步骤: 1、涂胶、前烘2、曝光3、显影、坚膜（形成窗口）4、腐蚀或刻蚀5、沉积（形成电路）6、去胶曝光：对光刻胶膜进行选择性光化学反应，曝光部分改变在显影液的溶解性光刻胶的种类:●正胶：辐照后溶解性增加分辨率高，在超大规模集成电路工艺中，一般采用正胶●负胶：辐照后溶解性降低分辨率差，适于加工线宽≥3 m的线条曝光时影响分辨率的主要因素：1、掩膜版和光刻胶膜的接触情况2、曝光线平行度3、光的衍射、反射和散射4、光刻胶膜的质量和厚度5、曝光时间6、掩膜版的分辨率和质量曝光方式：●接触式：掩膜与胶膜贴紧曝光●分辨率高，胶膜和掩膜易磨损●低分辨率器件生产>5 μm●接近式：掩膜与胶膜有40μm间隙●避免污损，衍射造成分辨率差●投影式复印法：通过透镜系统使掩膜版图形缩小●精度依赖于光学系统，近紫外光波长（0.35-0.4 μm ）●加工极限0.4μm突破光刻极限: 采用短波长光源曝光●深紫外曝光技术（0.2~0.35μm ）●合理选择激光的激发物，KrF(248nm), ArF(193nm)●X射线曝光技术（零点几纳米）●线宽0.1 μm●位置对准困难，需防护严格●准分子激光光刻技术●线宽0.2 μm●精确控制剂量方面有待进一步提高腐蚀/刻蚀：●湿法刻蚀：利用酸碱溶液作为腐蚀剂化学反应●优点：选择性好、重复性好、设备简单、成本低●缺点：钻蚀严重、对图形的控制性较差●干法刻蚀：●等离子体腐蚀：利用强电场下气体辉光放电产生的活性基与被腐蚀胶膜发生化学反应，产生挥发性气体而去除选择性好、对衬底损伤较小，但各向异性较差●离子腐蚀：利用具有一定动能的惰性气体的离子轰击集体表面，离子束腐蚀和溅射腐蚀（物理过程）●反应离子刻蚀(RIE：Reactive Ion Etching)：离子轰击的物理效应和活性离子的化学效应结合具有前两者优点，同时各向异性和选择性应用最广泛的主流刻蚀技术新一代光刻技术：●接触-接近式→反射投影式→步进投影式→步进扫描式●436nm ～365nm（汞弧灯）→248nm (KrF准分子激光源)●利用光刻印刷细微图形已接近极限，50nm及以下，光学光刻将被其它新技术取代：●X射线光刻技术(XRL)●极紫外光刻技术(EUVL)●电子束投影光刻技术●离子束投影光刻技术●激光辅助直接刻印法（LADI）X射线光刻技术（XRL）●解决100nm以下光刻节点最现实的技术●光源波长0.7-1.3nm●缺点：掩膜衬底的机械性能（已获得较大突破）极紫外光刻技术（EUVL）——软X射线光刻●极紫外光源波长：10-14nm●物质吸收严重，反射光学系统●Mo、Si组成多层膜对13nm有较高的反射系数●若能得到应用，有可能解决≤50nm的光刻技术激光辅助直接刻印法（LADI）●2002年6月,美国普林斯顿大学研制的一种在硅片上制造出更精细结构的新技术●带有待压印线路图的石英压印模●将模子直接压印在硅片上，施加五千万分之一秒的大功率激光脉冲，使硅熔化后，按照模子的图案凝固，●可印出10nm的线路图，四百万分之一秒●《Science》杂志评论：该工艺可维持芯片小型化进程，摩尔定律在接下来的20年里可能仍然有效1.2 电子束加工工作原理：真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，经控制栅极初步聚焦后，由加速阳极加速，通过透镜聚焦系统进一步聚焦，使能量密度集中在直径1～10μm斑点内。
电子 离子 激光束加工的区别
电子束加工、离子束加工和激光束加工的区别：
⏹一、原理不同：①电子束加工：在真空中从灼热的灯丝阴极发射出的电子,在高电
压(30～200千伏)作用下被加速到很高的速度，通过电磁透镜会聚成一束高功率密度的电子束。
当冲击到工件时，电子束的动能立即转变成为热能，产生出极高的温度，。
②离子束加工：当离子（正离子）束打击到材料表面上，会产生所谓撞击效应、溅
射效应和注入效应，从而达到不同的加工目的。
③激光加工：经过透镜聚焦后,在焦点上达到很高的能量密度，光能转化为热能，靠光热效应来加工的
⏹二、应用不同：①电子束加工：1）高速打孔2）加工型孔及特殊表面4）焊接5）
热处理6）电子束光刻②离子束加工：1）刻蚀加工2）镀膜加工3）离子注入加工
③激光加工：1）激光切割2）激光打孔3）激光打标4)激光焊接5）激光热处理
6)激光雕刻
⏹三、装置不同：与电子束和离子束加工装置比起来，激光束加工装置比较简单。
⏹。
激光、电子束、离子束三束区别
电子束、离子束、激光束是表面工程领域内的三大载体，号称三束改性。
都具有高能量密度特性。
顾名思义电子束加工是以激发电子作为载体，离子束则以离子。
离子束加工是一种元素注入过程，具有辐照损伤、喷丸作用、表面压缩、形成表面非晶态，形成弥散化合物质点等效应，而电子束与激光束的主要作用在高能量，没有辐照、表面压缩等特性。
电子束、离子束、激光束是表面工程领域内的三大载体，号称三束改性。
都具有高能量密度特性。
顾名思义电子束加工是以激发电子作为载体，离子束则以离子。
离子束加工是一种元素注入过程，具有辐照损伤、喷丸作用、表面压缩、形成表面非晶态，形成弥散化合物质点等效应，而电子束与激光束的主要作用在高能量，没有辐照、表面压缩等特性电子束聚焦点最细最深，激光束次之，离子束最粗。
电子束聚焦直径（打孔）最小可以小于1um。
电子束由电子组成，而离子束一般由金属粒子组成，本质的原理是一样的。
都有溅射作用，对样品损伤也没一定的规律。
但对于石英材料来讲，损伤很明显。
电子束不会造成成分污染，但离子束会，相当于离子注入。
3.加工特点：电子束：（1）.束径小、能量密度高；（2）.非接触加工，加工过程中工具与加工工件之间不存在明显的机械切削力，不产生宏观应力和变形；（3）.被加工对象范围广；（4）.电子束能量高，加工速度快、效率高；（5）.电子束加工需要一套专用设备和真空系统，价格昂贵。
离子束：（1）.加工精度和表面质量高；（2）.加工材料广泛；（3）.加工方法丰富；（4）.性能好，易于实现自动化；（5）.应用范围广泛，可根据加工要求选择。
激光束：（1）.加工精度高；（2）.加工材料范围广；（3）.加工性能好；（4）.加工速度快、效率高；（5）.价格昂贵加工方法：电子束;（1）.电子束扫描曝光；（2）.电子束投影曝光；（3）.电子束表面改性。
离子束：（1）.离子束溅射去除加工；（2）.离子束溅射镀膜加工；（3）.离子束注入加工；（4）.离子束曝光加工。
先进制造技术——三束加工—激光束、电子束、离子束
2．特点及应用
离子束加工有如下特点：
(1) 离子束加工是目前特种加工中最精密、最微细的加工。离子刻蚀可达纳 米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度亦可精 确地控制。
(2) 离子束加工在高真空中进行，污染少，特别适宜于对易氧化的金属、合 金和半导体材料进行加工。 (3) 离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，是一种微观作用， 所以加工应力和变形极小，适宜于对各种材料和低刚件零件进行加工。
4.束流控制方便，易实现加工过程自动化。
二、激光束加工
激光：源自在经过激励后由高能级院子跃迁到低能级而发射 的光子所产生的物理现象。
激光产生的原理：原子经过激励而发生跃迁现象。 激光加工:激光加工就是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点 上达到很高的能量密度产生的光热效应来加工各种材料。
加工原理
1）高速打孔 目前电子束打孔的最小直径可达Ø0.003mm左右。例如喷气发动机 套上的冷却孔，机翼的吸附屏的孔。在人造革、塑料上用电子束打大量微孔， 可使其具有如真皮革那样的透气性。电子束打孔还能加工小深孔，如在叶片 上打深度5mm、直径Ø0.4mm的孔，孔的深径比大于10：1。
2）加工型孔及特殊表面
激光加工的应用
激光加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大 体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。激光热加工是指利 用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激 光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指 激光束照射到物体，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。 包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。
0.03～ 0.07 mm
高能束流加工技术的现状及发展
高能束流加工技术的现状及发展一、引言高能束流加工技术是一种先进的制造加工技术，其利用高能束流对材料进行加工处理，可以实现高精度、高效率、低损伤的加工效果。
随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展，高能束流加工技术已经成为了当前最具前景和潜力的制造加工技术之一。
二、高能束流加工技术的基本原理1. 高能束流的产生高能束流包括电子束、离子束和激光束等。
其中，电子束和离子束是通过电子枪或离子源产生，并通过磁场聚焦形成细小且密集的束流；激光束则是通过激光器产生，并通过透镜系统聚焦形成极小直径的光斑。
2. 高能束流与材料相互作用当高能束流与材料相互作用时，会发生以下几种物理过程：撞击效应、热效应、化学效应和辐射效应。
其中，撞击效应主要指由于高速粒子与固体表面发生碰撞而导致表面变形或破裂；热效应主要指由于高能束流的能量被转化为材料内部的热能而导致材料熔化或蒸发；化学效应主要指由于高能束流与材料发生化学反应而导致表面化学性质的改变；辐射效应主要指由于高能束流所产生的辐射而导致材料受到辐射损伤。
3. 高能束流加工技术的基本过程高能束流加工技术包括预处理、加工和后处理三个基本过程。
其中，预处理主要是对待加工材料进行表面清洗和处理，以确保其表面光洁度和化学性质符合加工要求；加工过程则是将高能束流对材料进行精细加工，包括切割、打孔、雕刻等多种形式；后处理则是对已经完成的产品进行表面处理和质量检测，以确保其符合产品标准。
三、高能束流加工技术在各领域中的应用1. 航空航天领域在航空航天领域中，高能束流加工技术被广泛应用于制造发动机喷口、涡轮叶片等关键部件。
这些部件需要高精度、高强度和高温性能，而高能束流加工技术可以实现对这些部件的精细加工和表面处理，提高其性能和寿命。
2. 电子信息领域在电子信息领域中，高能束流加工技术被广泛应用于制造微电子器件、光学器件等高精度产品。
这些产品需要极高的精度和表面光洁度，而高能束流加工技术可以实现对这些产品的微米级别加工和表面处理。
特种加工技术概论
特种加工技术概论摘要：随着科学技术的迅猛发展，对产品结构的要求日趋复杂，对产品性能的要求日益增加，因此随之产生了特种加工技术，本文介绍了激光加工、电子束加工、离子束加工、超声加工等特种加工的原理、特点和应用。
关键词：特种加工激光电子束离子束超声波1 概述随着科学技术的迅猛发展，对产品结构的要求日趋复杂，对产品性能的要求日益增加，特别是在航空、航天和军事尖端技术中更为突出。
有些产品要求具备很高的强度重量比；由此而产品在精度、工作速度、功率及小型化方面要求很高；有些产品则要求在高温、高压和腐蚀环境中能可靠的进行工作。
为了适应以上要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量涌现，其结构形状的复杂性、材料的可加工性以及加工精度和表面完整性方面的要求，用一般的机械加工是难以实现的，这就不断地向传统的切削加工技术提出新的挑战。
传统切削加工技术的本质和特点：一是靠刀具材料比工件材料更硬来实现切削；二是靠机械能把工件上多余的材料切除。
一般情况下，这是行之有效的方法。
但是，当工件材料越来越硬，加工表面越来越复杂的情况下，原来行之有效的方法就转化为限制生产率和影响加工质量的不利因素。
于是人们开始探索用软的工具加工硬的材料，不仅用机械能而且还采用电、化学、光、声等能量进行加工。
到目前为止，已经找到了多种这一类的加工方法，为区别于现有的金属切削加工，统称为特种加工。
与传统机械加工方法相比具有许多独到之处：(1)加工范围不受材料物理、机械性能的限制，能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料。
(2)易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。
(3)易获得良好的表面质量，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小。
(4)各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广应用。
2 电子束加工（1）电子束加工原理电子束加工是利用高能量的会聚电子束的热效应或电离效应对材料进行的加工。
利用电子束的热效应可以对材料进行表面热处理、焊接、刻蚀、钻孔、熔炼，或直接使材料升华。
电子束离子束加工讲解
特别是易氧化材料及纯度要求高半导体材料
4. 可控性好，易实现自动化
通过磁场或电场对电子束强度、位置、聚焦等直接控制
5. 需专用设备和真空系统，价格较贵
主要用于精密微细加工，应用有一定局限性
三、电子束加工设备
电子枪
阴极、控制栅极、加速阳极
真空系统
避免电子与气体分子碰撞减速
最小孔径或缝宽１μ m，深孔的深径比大于15
加工速度快，变形小，每秒几千到几万个，
取决于板厚孔径及复杂程度，EDM的50倍，LBM的5倍
专用塑料皮革打孔机将片状电子束分割成数 百条细束，速度达每秒５万孔
２. 加工异型孔及特殊表面（切割）
切割复杂型面 切口宽度可达 ３～６μm， 边缘表面粗糙 度控制在 ±0.5 μm
四、离子束加工的应用
4. 离子束曝光 具有高分辩率和灵敏度，能对线宽小于0.1μm 的精密微细图形曝光，在相同抗蚀剂时，离子 束曝光的灵敏度比电子束曝光高一个数量级以 上，曝光时间大为缩短。 离子束将成为微细图形写图和复印的重要手段， 但目前电子束曝光技术比较成熟。
作业与思考题
问答题: 1.快速成形的工艺原理与常规加工工艺有何不同？ 具有什么特点？
一、离子束加工原理
与电子束加工类似，在真空条件下，将离子束 经加速和聚焦后冲击到工件表面上实现加工。
不同的是离子质量是电子的数千数万倍，在同 电场中加速慢，而一旦加到高速，具有更大动 能，撞击材料引起原子分子分离溅射或注入。
所利用的是离子束微观的机械撞击作用（弹性 碰撞、微观力效应），而不是热效应。
四、离子束加工的应用
1. 精微加工
加工非球面透镜, 金刚石刀具刃磨 精微打孔，玻璃、 镍铂上打几微米孔， 孔壁光滑 高精度图形刻蚀， 集成电路、微电子元 件、硬掩膜等 抛光致薄压电晶体
章电子束和离子束加工
1
第六章 电子束和离子束加工
电子束加工（简称EBM）和离子束加工（简称IBM）是 近年来得到高速发展的新兴特种加工。这两种加工主要用 于精细加工领域，尤其是微电子领域。
利用高功率密度的电子束冲击工件时所产生的热能使 材料熔化、气化的特种加工方法,简称为EBM。电子束加工
是由德国的科学家K.H.施泰格瓦尔特于1948年发明的。
EBHardening/ EBAnnealling
EB-Pre-heating/ EB-Pre-heating/
EB-Remelting
EB-Welding/
编辑pEpBt -Gladding
EB-Positioning/ EB-Welding/ EB-After-heating 16
4、焊接
电子束焊接是利用电子束作为热源的一种焊接工艺。当高能 量密度的电子束轰击焊件表面时，使焊件接头处的金属熔 融，在电子束连续不断地轰击下，形成一个被熔融金属环 绕着的毛细管状的熔池，如果焊件按一定速度沿着焊件接 缝与电子束作相对移动，则接缝上的熔池由于电子束的离 开而重新凝固，使焊件的整个接缝形成一条焊缝。
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2
第一节 电子束加工
1、电子束加工的基本原理：
在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高的电子束， 以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，在极短的时间 内，其能量大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料 达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化和 气化，被真空系统抽走。
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3
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0 .0 3 ～ 0 .0 7 m m
图2 电子束加工的异形孔
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14
3 3
1
2
(a)
电子束与激光加工
1、电子束与激光特征比较电子束与激光同属高能量密度热源，其能量密度在同一段数量级，远高于其他热源。
与一般加工方法相比，它们的共同特点是:加工无机械变形，加工速度快，热影响区小，束斑直径小，加工精度高，加工参数能精确控制等。
但电子束与激光的工作原理不同，电子束的加热方式是高能电子穿过靶材的表面进人到距表面一定深度后再传给靶材原子能量，从而使靶材原子的振动加剧，把电子的动能转换为热能；激光则为靶材表面吸收光子能量，激光并未穿过靶材表面。
正是由于电子束和激光的这一区别，使得各自的加工过程有所不同:激光加工时表面温度最高，电子束加工时则在距表面一定深度处温度最高。
此外，电子束与激光相比还存在一些优点，（1）能量利用率高；（2）功率高；（3）可加工材料广泛电子束不受加工材料反射的影响，对于各类金属都有很好的、稳定的吸收率。
因而可应用于范围广泛的材料加工，并有利于梯度材料的成形加工。
而在激光加工中，某些材料(如:金、银、铜、铝等)对激光的反射率高，吸收率低，并且熔化潜热很高，不易熔化，需要足够高的能量密度才能产生熔池。
而且熔池一旦形成，对激光能量的吸收率迅速升高，从而使熔池温度急剧升高，导致材料汽化。
（4）电热转换率高；（5）加工速度更快；（6）运行成本低根据国外统计，电子束运行成本仅是激光器运行成本的一半或更低。
激光器在使用过程中需要消耗保护气体，如He,N2，CO2等，尤其是He的价格较高;电子束一般不消耗气体，仅消耗价格不算很高的阴极灯丝,而且消耗量不大。
（7）设备可维护性好电子束加工设备零部件少的特点使得其维护非常方便，通常只需更换灯丝;激光器拥有的光学系统则需经常进行人工调整和擦拭，以便其最大功率的发挥。
然而电子束应用也有其不方便的地方，限制它的广泛应用。
主要表现在电子束加工必须在真空环境中进行，从而使得工件尺寸受到一定限制，而且真空系统在一定程度上增加了电子束加工设备的复杂性和实现难度。
但从另一方面考虑，真空环境对于材料加工也有有利的方面。
先进制造技术答案完整版20
先进制造技术复习题一、填空题1．先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。
2．制造系统是由制造过程及其所涉及硬件、软件和人员组成的一个有机整体。
3．系统的可靠性推测要依据系统的组成形式分不按串联系统，并联系统和混联系统可靠度进行计算。
4．依据产品的信息来源，反求工程可分为实物反求，软件反求和影像反求。
5．先进制造工艺技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括清洁和灵活生产。
6．微细加工中的三束加工是指电子束，离子束，激光束。
7．超周密机床的要害部件包括：主轴，导轨，床身，其中机床的床身多采纳天然花岗石制造。
8.绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、本钞票的前提下，综合考虑环境碍事和资源效率的现代制造模式。
缺点，零库存，零整备时刻，零前置时刻。
最终目标是排除一切可能白费。
10．扫描隧道显微镜的两种工作模式为恒〔直〕电流工作模式，恒高度工作模式。
11.超高速机床主轴的结构常采纳交流伺服电动机内置式集成结构，这种主轴通常被称为空气轴承主轴。
光固化成形，叠层实体制造，选择性激光烧结，熔融沉积制造。
GIT及时生产制，GT成组技术和T QC全面质量治理“竞争—合同—协同〞机制下，实现对市场需求作出快速反响的一种生产制造新模式。
是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到今后产品的性能或者制造系统的状态，从而能够作出前瞻性的决策与优化实施方案。
并行特性，整体特性，协同特性，约束特性。
外延生长，氧化，光刻，选择扩散，真空镀膜。
18.优化设计的两个前提条件以数学为理论根底，以计算机为根底。
生产瞧板，运送瞧板两种。
热塑性材料。
21.周密与超周密加工有色金属时，常用的刀具材料为金刚石。
柔性制造单元，柔性制造系统和柔性制造生产线。
23.超周密机床导轨的要紧形式有：立式，滚珠丝杠式和R-θ式24.制造业的生产方式沿着“手动→机械化→单机自动化→刚性流水自动化→柔性自动化→智能自动化〞的方向开展。
简析电子束、离子束、激光束加工的区别
简析电子束、离子束、激光束加工的区别
答案：
1.加工原理：电子束和离子束的加工原理相似，都是发生撞击效应、溅射效应和注入效应，从而实现加工；而激光束加工的机理是热效应。
2.加工装置：电子束和离子束相似，主要由电子枪系统、真空系统、控制系统、和电源系统做成；而激光束是由激光器、电源、光学系统、机械系统等组成。
3.加工特点：
电子束：
（1）.束径小、能量密度高；
（2）.非接触加工，加工过程中工具与加工工件之间不存在明显的机械切削力，不产生宏观应力和变形；
（3）.被加工对象范围广；
（4）.电子束能量高，加工速度快、效率高；
（5）.电子束加工需要一套专用设备和真空系统，价格昂贵。
离子束：
（1）.加工精度和表面质量高；
（2）.加工材料广泛；
（3）.加工方法丰富；
（4）.性能好，易于实现自动化；
（5）.应用范围广泛，可根据加工要求选择。
激光束：
（1）.加工精度高；
（2）.加工材料范围广；
（3）.加工性能好；
（4）.加工速度快、效率高；（5）.价格昂贵
加工方法：
电子束;
（1）.电子束扫描曝光；（2）.电子束投影曝光；（3）.电子束表面改性。
离子束：
（1）.离子束溅射去除加工；（2）.离子束溅射镀膜加工；（3）.离子束注入加工；（4）.离子束曝光加工。
激光束：
（1）.加工精度高；
（2）.加工材料范围广；（3）.加工性能好；
（4）.加工速度快、效率高；（5）.价格昂贵。
8电子束离子束加工
第八章电子束和离子束加工8.1 电子束加工概述电子束作为高能量密度热源，早已为人们所注意。
但直到1949年，联邦德国的斯太格瓦尔德才在0.5mm厚的不锈钢薄板上，用电子束钻出直径为0.2mm的孔。
1952年，研制出加速电压为125kV、功率为2.5kW的电子束装置，并钻出人造纤维喷丝板。
1957年，法国原子能委员会的斯托尔研制成功世界第一台用于生产的电子束焊接机。
原来用氩弧焊接的原子反应堆燃料元件锆包装封口，废品率高达30%，而采用电子束焊接后，所制产品全部合格。
这一成果显示出电子束加工的潜在前景，引起了世界各国重视。
1959年，联邦德国研制出多种用途的电子束加工机，可以用来钻孔、铣切和焊接。
20世纪60年代初，电子束打孔、铣切、焊接、镀膜、熔炼、区熔等技术，已成功地应用到原子能、航天、航空、电子和精密机械等部门中，促进了尖端技术的发展。
20世纪60年代中期，电子束加工技术又在新的领域内得到应用。
这一新技术就是电子束曝光。
随着微电子学的发展、集成度的提高，要突破常规光刻工艺所能达到的最小线宽——2μm的极限，必须探索新的光刻工艺。
受到扫描电镜高分辨率的启发，人们利用扫描电镜在光致抗蚀剂上进行曝光，终于得到了高分辨率的线条。
当时，单线条宽度可以达到45nm。
1967年，日本电子公司研制成JBX-2型扫描电子束曝光机。
此后，法国、美国等也研制出了扫描电子束曝光机。
70年代，人们开始致力于扫描电子束曝光机在电子器件生产线上的实用化研究，以提高微电子器件的生产效率和产品率。
目前扫描电子束曝光技术在微电子学工艺中制作掩膜或器件所能达到的最小线宽小于0.1μm。
我国对电子束加工技术的研究始于1960年。
最初是从电子束焊接和打孔着手。
60年代初先后研制出电子束焊接机、电子束打孔机以及人造纤维喷丝板电子束打孔机。
60年代中期，还研制出多种电子束熔炉、区域熔炼炉、镀膜机等设备。
70年代又进行了电子束曝光技术的研究，取得了许多领先的研究成果。
特种加工论文-电子束加工和离子束技术的原理及电子束加工的应用
电子束加工和离子束技术的原理及电子束加工的应用一、电子束加工和离子束技术的原理及其比较1、电子束加工的原理电子束是在真空条件下，利用聚焦后能量极高（106~109w/cm2）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，在极短的时间（几分之一微妙）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化，被真空系统抽走。
下面特殊介绍一下快速扫描电子束加工技术原理，通过对电子枪偏转线圈和聚焦线圈的控制，使电子束在工件上按特定的轨迹、速率和能量快速偏转而实现快速扫描电子束加工。
由于电子束几乎没有质量和惯性，可以实现非接触的偏转，而且通过电压控制，可以在不同的位置切换时控制束流通断，这样，束流就可以在构件的不同位置以极高的频率切换。
由于材料的热惯性，通过束流与材料的相互作用，在这些位置上就会同时产生冶金效果，实现电子束的扫描加工。
总的来说，电子束加工的基本原理是：在真空中从灼热的灯丝阴极发射出的电子，在高电压(30～200千伏)作用下被加速到很高的速度，通过电磁透镜会聚成一束高功率密度（105～109w/cm2）的电子束。
当冲击到工件时，电子束的动能立即转变成为热能，产生出极高的温度，足以使任何材料瞬时熔化、气化，从而可进行焊接、穿孔、刻槽和切割等加工。
由于电子束和气体分子碰撞时会产生能量损失和散射，因此，加工一般在真空中进行。
电子束加工机由产生电子束的电子枪、控制电子束的聚束线圈、使电子束扫描的偏转线圈、电源系统和放置工件的真空室，以及观察装置等部分组成。
先进的电子束加工机采用计算机数控装置，对加工条件和加工操作进行控制，以实现高精度的自动化加工。
电子束加工机的功率根据用途不同而有所不同，一般为几千瓦至几十千瓦。
2、离子束技术的原理离子束加工技术是在真空条件下，将氩、氪、氙等惰性气体通过离子源产生离子束，经加速、集束、聚焦后，射到被加工表面上以实现各种加工的方法。
电子行业电子束和离子束加工
电子行业电子束和离子束加工简介在电子行业中，电子束和离子束加工是两种常用的微细加工技术。
它们利用高能电子束和离子束对材料进行加工，具有高精度、高效率和非接触等特点，在电子器件制造、表面改性和纳米加工等领域有广泛应用。
电子束加工基本原理电子束加工利用高速运动的电子束对材料表面进行加工。
通过控制电子束的能量和聚焦方式，可以实现在纳米到微米级别的精确加工。
其基本原理如下：•加速电子：采用电子枪将电子加速到较高能量，通常在几十千伏至几百千伏之间。
•焦点控制：利用一系列电场和磁场聚焦系统，将电子束聚焦到较小的直径，达到高分辨率的效果。
•扫描加工：通过控制电子束的位置和扫描速度，实现对材料表面的精确加工。
应用领域电子束加工在电子行业中有广泛的应用，包括但不限于以下领域：1.纳米微型器件加工：电子束加工可用于制造微型电子器件，如纳米线、纳米晶体管和MEMS器件等。
2.光刻：电子束激光刻蚀技术是集成电路制造中常用的工艺之一。
3.表面改性：通过控制电子束的能量和扫描方式，可以实现对材料表面的纹理、硬度和导电性等物理性质的改变。
4.纳米加工：电子束可以直接对纳米颗粒进行加工，制备纳米材料和纳米结构。
离子束加工基本原理离子束加工利用高能离子束对材料进行加工。
与电子束加工相比，离子束加工具有更高的穿透能力和更大的功率密度，可以实现更深入和更精确的加工效果。
其基本原理如下：•加速离子：采用离子源将离子加速到高能量，通常在几百电子伏至几千电子伏之间。
•焦点控制：通过控制电场和磁场分别作用的方式，实现对离子束的聚焦控制。
•碰撞损伤：高速离子束与材料表面相碰撞，产生碰撞损伤和表面变化。
应用领域离子束加工在电子行业中也有广泛的应用，主要应用于以下领域：1.纳米加工：离子束加工可用于纳米线、纳米颗粒和纳米薄膜的制备。
2.材料改性：通过离子束的碰撞和改变材料表面的结构，可以实现材料的硬化、改变导电性和抗腐蚀等性能。
3.表面涂层：离子束沉积技术可以实现对材料表面的镀膜、涂层和纳米颗粒的制备。
3 高能束流加工技术
激光切割样品－案图
电子束热加工原理图
真空电子束焊接
利用定向高速运动的电子束流
撞击工件使动能转化为热能而
使工件熔化，形成焊缝。
电子束光刻系统(E-Beam Lithiograpghy)
采用高亮度和高稳定性的TFE电子枪(thermal field emisssion) 出色的电子束偏转控制技术
采用场尺寸调制技术，电子束定位分辨率可达0.0012nm
采用轴对称图形书写技术，图形偏角分辨率可达0.01mrad
广泛应用于半导体制造领域
的原理还可以加工出弯曲孔和斜孔。
电子束打孔在多种精度要求过高的工
下图是加工成形的毛细管：。
电子束离子束激光束加工
耐用度。
•
3)离子注入加工
•
离子注入加工是将所要注入的元
打孔还能加工小深孔，如在叶片上打深
度5mm、直径Ø0.4mm的孔，孔的深径 比大于10：1。
•
2）加工型孔及特殊表面
•
0.03～ 0.07 mm
图2 电子束加工的异形孔
3
1
2
(a)
(b)
3
1—工 件 ； 2—工 件 运 动 方 向 ； 3—电 子 束
(c)
(d)
图3 电子束加工曲面、穿孔
•
3）刻蚀
使焊件的整个接缝形成一条焊缝。
•
5）热处理
•
电子束热处理也是把电子束作为
热源，但适当控制电子束的功率密度，
使金属表面加热而不熔化，达到热处理
的目的。电子束热处理的加热速度和冷
却速度都很高，在相变过程中，奥氏体
化时间很短，只有几分之一秒乃至千分
之一秒，奥氏体晶粒来不及长大，从而
能获得一种超细晶粒组织，可使工件获
电子束、离子束和激光束加工
• 1.1 电子束加工
•
1. 加工原理
•
电子束加工是利用高速电子的冲
击动能来加工工件的，如图1所示。在真
空条件下，将具有很高速度和能量的电
子束聚焦到被加工材料上，电子的动能
绝大部分转变为热能，使材料局部瞬时
熔融、汽化蒸发而去除。
电子枪系统
聚焦系统
抽真 空系
统
电源 及控 制系
•
在微电子器件生产中，为了制造
多层固体组件，可利用电子束对陶瓷或
半导体材料刻出许多微细沟槽和孔。如
在硅片上刻出宽2.5μm，深0.25μm的细
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简析电子束、离子束、激光束加工的区别
答案：
1.加工原理：电子束和离子束的加工原理相似，都是发生撞击效应、溅射效应和注入效应，从而实现加工；而激光束加工的机理是热效应。
2.加工装置：电子束和离子束相似，主要由电子枪系统、真空系统、控制系统、和电源系统做成；而激光束是由激光器、电源、光学系统、机械系统等组成。
3.加工特点：
电子束：
（1）.束径小、能量密度高；
（2）.非接触加工，加工过程中工具与加工工件之间不存在明显的机械切削力，不产生宏观应力和变形；
（3）.被加工对象范围广；
（4）.电子束能量高，加工速度快、效率高；
（5）.电子束加工需要一套专用设备和真空系统，价格昂贵。
离子束：
（1）.加工精度和表面质量高；
（2）.加工材料广泛；
（3）.加工方法丰富；
（4）.性能好，易于实现自动化；
（5）.应用范围广泛，可根据加工要求选择。
激光束：
（1）.加工精度高；
（2）.加工材料范围广；
（3）.加工性能好；
（4）.加工速度快、效率高；（5）.价格昂贵
加工方法：
电子束;
（1）.电子束扫描曝光；（2）.电子束投影曝光；（3）.电子束表面改性。
离子束：
（1）.离子束溅射去除加工；（2）.离子束溅射镀膜加工；（3）.离子束注入加工；（4）.离子束曝光加工。
激光束：
（1）.加工精度高；
（2）.加工材料范围广；（3）.加工性能好；
（4）.加工速度快、效率高；（5）.价格昂贵。