第七章 电子束加工.pptVIP

第1页，共35页，编辑于2022年，星期日 第九章 电子束加工 第一节 电子束加工的原理和特点 第二节 电子束加工装置 第三节 电子束加工的应用 第2页，共35页，编辑于2022年，星期日 第一节 电子束加工的原理和特点 ⒈电子束加工的原理 ⒉电子束加工的特点 第3页，共35页，编辑于2022年，星期日 第一节 电子束加工的原理和特点 第4页，共35页，编辑于2022年，星期日 第一节 电子束加工的原理和特点 第5页，共35页，编辑于2022年，星期日 第一节 电子束加工的原理和特点 第6页，共35页，编辑于2022年，星期日 第一节 电子束加工的原理和特点 ⒈电子束加工的原理： 电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高（106～109W/㎝2）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（几分之一微秒）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，从而引起材料局部熔化和气化，被真空系统抽走。 第7页，共35页，编辑于2022年，星期日 第一节 电子束加工的原理和特点 第8页，共35页，编辑于2022年，星期日 第一节 电子束加工的原理和特点 控制电子束能量密度的大小和能量注入，就可以达到不同的加工目的。 ⑴电子束热处理： 只使材料局部加热就可进行电子束热处理 ⑵电子束焊接： 使材料局部熔化就可进行电子束焊接 ⑶电子束打孔、切割等加工： 提高电子束能量密度，使材料熔化和气化就可进行电子束打孔、切割等加工 ⑷电子束光刻加工： 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。 第9页，共35页，编辑于2022年，星期日 第一节 电子束加工的原理和特点 ⒉电子束加工的特点： ⑴加工面积很小，是一种精密微细的加工方法。 电子束能够极其微细地聚焦，甚至能聚焦到0.1μm。 ⑵是一种非接触式加工。工件不受机械力作用，不产生宏观应力和变形。加工材 料范围很广，对脆性、韧性、导体、非导体及半导体材料都可加工。 电子束能量密度高，使照射部分的温度超过材料的融化和气化温度，去除材料 主要靠瞬时蒸发。 ⑶加工生产率很高 电子束的能量密度高，每秒钟可以在2.5㎜厚的钢板上加工50个直径为0.4㎜的孔。 ⑷整个加工过程便于实现自动化 可以通过磁场或电场对电子束的强度、位置、聚焦等进行直接控制。 在电子束爆光中，从加工位置找准到加工图形的扫描，都可实现自动化。 在电子束打孔和切割时，可以通过电气控制加工异形孔，实现曲面弧形切割等。 ⑸加工表面不会氧化，特别适用于加工易氧化的金属及合金材料，以及纯度要求 极高的半导体材料。 电子束加工是在真空中进行，污染少。 ⑹价格较贵，生产应用有一定局限性。 电子束加工需要一套专用设备和真空系统 第10页，共35页，编辑于2022年，星期日 第二节 电子束加工装置 电子束加工装置： 电子枪、真空系统、控制系统和电源等部分组成。 ⒈电子枪 ⒉真空系统 ⒊控制系统和电源 第11页，共35页，编辑于2022年，星期日 第二节 电子束加工装置 ⒈电子枪： 电子枪是获得电子的装置。 电子发射阴极、控制栅极和加速阳极等。 阴极经电流加热发射电子，带负电荷的电子高速飞向带高电位的阳极，在飞向阳极的过程中，经过加速极加速，又通过电磁透镜把电子束聚焦成很小的束斑。 发射阴极：钨或钽 小功率：丝状 大功率：块状 第12页，共35页，编辑于2022年，星期日 第二节 电子束加工装置 第13页，共35页，编辑于2022年，星期日 Aufbau EB- Generator Elektronenstrahl- Erzeugung EB- Generator von pro-beam Kathodentr?ger Kathode Wehneltelektrode Anode Zentrierspule Stigmatoren elektromagnetische Linse Ablenkspulen 第14页，共35页，编辑于2022年，星期日 第二节 电子束加工装置 控制栅极：中间有孔的圆筒形，其上加以较阴极为负的偏压，既能控制电子束的强弱，又有初步的聚焦作用。 加速阳极接地， 阴极为很高的负电压。 第15页，共35页，编辑于2022年，星期日 第二节 电子束加工装置 ⒉真空系统： ⑴真空系统作用： ①保证在电子束加工时维持1.33×10－2～1.33×10－4Pa的真 空度 只有在高真空中，电子才能高速运动。 ②不断地