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• 中国具备研发磁流变和离子束抛光装备能力——世界唯一
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1纳米有多长ห้องสมุดไป่ตู้相当于一根头发丝直径的1/80000。亚纳米有多长
？小于1纳米！1月中旬，国防科大精密工程创新团队自主研制的磁流
变和离子束两种超精抛光装备，创造了光学零件加工的亚纳米精度，
并通过国家权威部门验收。据专家介绍，这一成果使我国成为继美国
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五.离子束应用范围
离子束加工方式包括离子蚀刻、离子镀膜及离子溅射沉积和离子注入等。 （1）离子刻蚀
当所带能量为0.1～5keV、直径为十分之几纳米的的氩离子轰击工件表 面时，此高能离子所传递的能量超过工件表面原子或分子间键合力时， 材料表面的原子或分子被逐个溅射出来，以达到加工目的。这种加工本 质上属于一种原子尺度的切削加工，通常又称为离子铣削。
三.离子束加工特点
➢ 加工精度高。离子束加工是目前最精密、最微细的加工工 艺。离子束轰击工件的材料时，其束流密度和能量可以精 确控制。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。
➢ 环境污染少。离子束加工在真空中进行，特别适宜于对易 氧化的金属、合金和半导体材料进行加工。
术商用化。 经过近30年的发展，各技术发达国家已普遍使用这项技术于科学家研究和军事
目的。其中，美国起步早，水平高，研究深入，普及广泛。其次是日本、英国、 中国等。然而，从技术应用的深度和广度来看，这项技术仍然是一项年轻的技术， 未来发展的规模和对高科技的影响尚难估计。不过可以肯定，用这个带有能量的 离子作为超微型技术炮弹，将会轰开许多科技奥秘的大门，闪烁出耀眼的科技光 彩。
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一.概述
发展史
纵观离子束技术发展史，最早可追溯到本世纪初。1906年哥达德（Goddard） 提出，在宇宙空间可借助电力方法推进空间载体运行。自此，很多空间电推进力装 置的设想相继而生。开拓这个领域的先驱们不约而同地发现，电场加速离子方法在 实现空间飞行使命将具有极大的潜力和可行性，因为离子的高冲量无疑是最理想的 推进手段。从此，解开了人类探索空间的新纪元。
、德国之后第3个掌握高精度光学零件制造加工技术的国家，并成为
世界上唯一同时具有磁流变和离子束抛光装备研发能力的国家。
• 纳米精度被誉为超精密加工技术“皇冠上的明珠”。20世纪90年代， 我国大多采用“手工+机械抛光”的传统加工技术，无法进行大口径、 高精度、复杂面形的光学零件加工。国防科大精密工程创新团队在李 圣怡教授率领下，经过20多年顽强拼搏，突破重重技术瓶颈，自主研 制出磁流变、离子束两种超精抛光装备，创造出我国光学零件加工领 域的亚纳米精度。
1960年美国航空航天局拟定了一项空间飞行计划，决定研制控制卫星姿态的电 推进器系统（EBTS），由卡夫曼（Kaufman）教授主持设计宽束低束流密度的电子 轰击电推进器，经过近十年完成了代号为SERT—Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型的飞行实验，取得了 突破性的进展。从此，这种离子发动机称之为Kaufman离子源。不久，贝尔（Bell） 实验室的专家们把这种大口径均匀离子发射技术转移到地面应用，开拓了离子束刻 蚀（IBE）工艺技术，显示出超微细结构的加工能力。从原理上看，在空间与地面 应用并无本质的区别，前者需要的是发射大面积重离子（Hg）均匀束，目的是给卫 星系统提供足够大的比推；后者则采用惰性气体（Ar）作为工质，使均匀的离子束 入射到材料表面，产生预期的刻蚀效果。由于空间和地面工作环境极不相同，因此， 离子发射装置的设计要求各有偏重。在地面上更关心的是满足刻蚀工艺的需要和技
• 近3年来，该团队先后与中国科学院、中国航天科技集团等单位合 作，推动我国空间光学、高端装备制造发展，自主研制出两大类7个 型号的磁流变和离子束抛光机床，取得了显著经济效益和社会效益。 该团队先后获得科技部重大科技专项颁发的“突出贡献奖”和“突出成果 奖”。
二.离子束加工原理
离子束加工是在真空条件下，先由电子 枪产生电子束，再引入已抽成真空且充 满惰性气体之电离室中，使低压惰性气 体离子化。由负极引出阳离子又经加速、 集束等步骤，最后射入工件表面。
• 一.概述 • 二.离子束加工原理 • 三.离子束加工特点 • 四.离子束离子源 • 五.离子束应用范围 • 六.等离子体加工 • 七.等离子体加工特点 • 八.等离子体加工应用 • 九.现状与发展趋势
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
➢ 加工质量高。离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来 实现的，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。
与电子束相比
（1）相同点：在真空条件中进行；粒子 束加工
（2）不同点：带正电荷的离子，质量比 电子大数千、数万倍，如氩离子的质 量是电子的7.2万倍;是靠微观的机械撞 击能量来加工的，离子束比电子束具 有更大的撞击动能。
四.离子束加工装置
加工装置：离子源、真空系统、控制系统、电源 根据离子源产生的方式和用途的不同，离子源有很多形式，常用的有： （1）考夫曼型离子源
（2）双等离子体型离子源
真空系统 在离子束设备中，真空系统的好坏直接影响该设备离子源寿命的长短、 束流品质和离子束工作效果的优劣。真空系统的主要作用如下： 1.提供产生束流环境。束斑尺寸范围从几十纳米到几百纳米，为亚微米 级或纳米级，很容易受到大气分子的干扰，不能穿越空气，需要真空系 统给它提供一个超真空环境。 2.提供束流工作环境。设备工作时，工件和离子束都需要一个非常“洁 净”的环境，否则会污染工件和影响束流的工作。如果离子束通道和工 作室受到污染，而污染物一般是绝缘的，这样就会产生静电积累，使束 流轨迹发生偏移，直接影响离子束的工作效果，如果静电积累严重到发 生放电现象，离子束设备就根本无法工作。 3.真空度的高低直接影响离子源的使用寿命和发射电流稳定性的好坏。 试验表明，真空系统度较高时，正常工作条件下，离子源能使用半年， 但是如果真空度较低，不到一个月，就能用完一个新的离子源，大大地 缩短了离子源的寿命，而且发射电流也不稳定。