電子束加工的原理

電子束加工作為一種特種加工方法，其機理是利用電子束的能量對材料進行加工，是一種完全不同于傳統機械加工的新工藝。

電子束加工工藝按其對材料的作用原理，可以分為兩大類。

1、電子束熱效應

電子束熱效應是將電子束的動能在材料表面轉化成熱能以實現對材料的加工，其中包括:

①電子束精微加工，可完成打孔、切縫和刻槽等工藝，這種設備一般都采用微機控制，并且常為一機多用;

②電子束焊接與其他電子束加工設備不同之處在于，除高真空電子束焊機之外，還有低真空、非真空和局部真空等類型;

③電子束鍍膜，可蒸鍍金屬膜和介質膜;

④電子束熔煉，包括難熔金屬的精煉，合金材料的制造以及超純單晶體的拉制等;

⑤電子束熱處理，包括金屬材料的局部熱處理以及對離子注人后半導體材料的退火等。上述各種電子束加工總稱為高能量密度電子束加工。

高能量密度電子束由電子槍產生，電子槍的陰極發射出電子，并匯聚成電子束，在電子槍的加速電場(通常由15-175kV的直流高壓形成)作用下，電子的速度被提高到接近或達到光速的一半，因而具有很高的動能。電子束再經電磁透鏡的聚束作用，匯聚成為更細的束流。

束斑直徑為數微米至1mm，而在某些應用場合，束斑直徑可小至幾十個納米，因此，其能量非常集中。電子束的功率密度(即單位時間內輸人單位面積材料中的能量)可高達107W/mm2。

當電子束轟擊材料時，其能量大部分轉化成熱能，使材料局部區域溫度急劇上升并且熔化，甚至氣化而被去除，從而實現對材料的加工或表面處理。

2、電子束化學效應

　　電子束化學效應是利用電子束代替常規的紫外線照射抗蝕劑以實現曝光，其中包括:

　?、賿呙桦娮邮毓?，用電子束按所需的圖形，以微機控制進行掃描曝光。其特點是圖形變換的靈活性好，分辨率高;

　?、谕队半娮邮毓?，這是一種大面積曝光法，由光電陰極產生大面積平行束進行曝光，其特點是效率高，但分辨率較差;

　?、圮沊射線曝光，軟X射線由電子束產生，是1種間接利用電子束的投影曝光法。

　　電子束曝光利用電子束對電致抗蝕劑產生化學作用，因此，電子束的能量應能使材料曝光而又不產生熔化或熱變形，否則，會影響曝光精度，甚至導致工件報廢。