电子束讲义加工方法

电子束加工原理及其主要应用1．．电子束加工的原理电子束加工的原理[1] 电子束加工是以高能电子束流作为热源，对工件或材料实施特殊的加工，是一种完全不同于传统机械加工的新工艺。

按照电子束加工所产生的效应，可以将其分为两大类：电子束热效应和电子束化学效应[2]。

1.1电子束热效应电子束热效应是将电子束的动能在材料表面转化成热能，以实现对材料的加工。

电子由电子枪的阴极发出，通过聚束极汇聚成电子束，在电子枪的加速电场作用下，电子的速度被提高到接近或达到光速的一半，具有很高的动能。

电子束再经过聚焦线圈和偏转线圈的作用，汇聚成更细的束流。

束斑的直径为数微米至1mm，在特定应用环境，束斑的直径甚至可以小到几十纳米，其能量非常集中。

电子束的功率密度可高达109W/mm2[3]。

当电子束轰击材料时，电子与金属碰撞失去动能，大部分能量转化成热能，使材料局部区域温度急剧上升并且熔化，甚至气化而被去除，从而实现对材料的加工。

1.2电子束化学效应电子束化学效应是利用电子束代替常规的紫外线照射抗蚀剂以实现曝光，其中包括1）扫描电子束曝光，用电子束按所需的图形，以微机控制进行扫描曝光，其特点是图形变换的灵活性好，分辨率高；2）投影电子束曝光，这是一种大面积曝光法，由光电阴极产生大面积平行束进行曝光，其特点是效率高，但分辨率较差；3）软X射线曝光，软X射线由电子束产生，是一种间接利用电子束的投影曝光法。

其应用领域主要是电子束曝光。

电子束曝光原理是先在待加工材料表面，涂上具有高分辨率和高灵敏度的化学抗腐蚀涂层，然后通过计算机控制电子束成像电镜及偏转系统，聚焦形成高能电子束流，轰击涂有化学抗腐蚀涂层的材料表面，形成抗腐蚀剂图形，最后通过离子注入、金属沉淀等后续工艺将图形转移到材料表面。

2. 电子束加工的主要应用电子束加工的主要应用2.1电子束表面改性利用电子束的加热和熔化技术还可以对材料进行表面改性。

例如电子束表面淬火，电子束表面熔凝，电子束表面合金化，电子束表面熔覆和制造表面非晶态层。

电子束加工学院：专业：班级：学号：姓名：接洽方法：电子束加工技巧应用高能量密度的电子束对材料进行工艺处理的一切方法统称为电子束加工。

包含电子束焊接、打孔、别处处理、熔炼、镀膜、物理气相沉积、雕刻、铣切、切割以及电子束曝光等。

个中电子束焊接、打孔、物理气相沉积以及电子束别处处理等在工业上的应用最为广泛，也最具竞争力。

电子束加工作为特种加工方法的一种，在工业上的应用已有30多年的汗青，现已完全被工业部分所接收。

近年来，该技巧赓续成长，在大年夜批量临盆、大年夜型零件制造以及复杂零件的加工方面都显示出其专门的优胜性。

一、电子束加工道理及特点：电子束加工是应用高速电子的冲击动能来加工工件的。

在真空前提下，将具有专门高速度和能量的电子束聚焦到被加工材料上，电子的动能绝大年夜部分改变为热能，是材料局部瞬时熔融、汽化蒸发而去除。

操纵电子束能量密度的大年夜小和能量注入时刻，就能够达到不合的加工目标。

如只使材料局部加热就可进行电子束热处理；使材料局部熔化就可进行电子束焊接；进步电子束能量密度，是材料熔化和汽化，就能够进行打孔、切割等加工；应用较低能量密度的电子束轰击高分子材料时产生化学变更的道理，即可进行电子束光刻加工。

特点：1）电子束能够或许极其微细的聚焦（可达1～0.1um），故可进行微细加工。

2）加工材料的范畴广。

因为电子束能量密度高，可使任何材料瞬时熔化、汽化且机械力的感化极小，不易产生变形和应力，故能加工各类力学机能的导体、半导体和非导体材料。

3）加工在真空中进行，污染少，加工别处不易被氧化。

4）电子束加工须要整套的专用设备和真空体系，价格较贵，故在临盆中受到必定程度的限制。

电子束、离子束、激光束是别处工程范畴内的三大年夜载体，号称三束改性，都具有高能量密度特点。

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，具有辐照毁伤、喷丸感化、别处紧缩、形成别处非晶态，形成弥散化合物质点等效应，而电子束与激光束的重要感化在高能量，没有辐照、别处紧缩等特点。