Seth-Rollins
范文一：离子束辅助沉积离子束能量离子束束流沉积温度表面形貌论文
光学薄膜微结构制造方法研究
【摘要】 自组织纳米结构以其新颖的结构特点以及在纳米器件中的潜在用途成为当今纳米技术的研究热点。低能离子束刻蚀技术被认为是一种有效的形成自组织纳米结构的方法。本文主要研究离子束溅射因素和表面扩散因素对于获得不同薄膜表面微结构的影响规律。采用离子束辅助蒸发的方法沉积银膜, 在不同的沉积温度下, 改变离子束能量和离子束束流辅助沉积银膜, 厚度约为280nm 。进行了三组沉积实验：(1)沉积过程中一直进行离子束辅助；(2)离子束辅助沉积230nm 银膜之后继续沉积50nm 的银膜；(3)离子束辅助沉积结束后继续进行离子束刻蚀。系统的研究了离子束能量、离子束束流、沉积温度对薄膜表面微结构的影响规律。对沉积的银膜进行表面形貌、表面粗糙度、光学常数及反射率测试。研究结果表明：1) 离子束辅助沉积实验中, 沉积温度分别为32℃、65℃、125℃和200℃时, 银膜表面粗糙度随离子束能量的增加都呈先减小后增大的趋势, 离子束能量1200eV 时银膜表面粗糙度最小；沉积温度分别为65℃和125℃时, 通过SEM 图像可以发现, 离子束能量为1300eV 时, 沉积后的银膜表面微结构出现明显的变化。离子束辅助沉积结束后继续沉积银实验中, 沉积温度为... 更多还原
【Abstract 】 Self-organization nanostructure has many
potential applications in nanotechnology research. Low energy ion beam etching technology is considered as an effective
method to form self-organized nanostructures. In this paper, the influence of the factors of ion beam sputtering and surface diffusion on the film surface microstructure was studied in detail.Silver films were deposited by ion beam assisted evaporation in order to study the influences of the main experiment parameters such as ion energy,... 更多还原
【关键词】 离子束辅助沉积； 离子束能量； 离子束束流； 沉积温度； 表面形貌；
【Key words 】 ion beam assisted evaporation ； ion energy ； ion beam current； deposition temperatures； surface morphology； 摘要 3-5
Abstract 5-6
1 绪论 9-17
1.1 课题研究的背景及意义 9
1.1.1 课题研究的背景 9
1.1.2 课题研究的目的和意义 9
1.2 课题相关国内外研究现状 9-15
1.2.1 自组织纳米微结构 9-10
1.2.2 自组装纳米微结构制备方法 10-12
1.2.3 离子束刻蚀的理论基础 12-14
1.2.4 低能离子束刻蚀自组织纳米结构 14-15
1.3 研究内容 15-16
1.4 本文内容安排 16-17
2 研究方案及可行性分析 17-19
2.1 技术路线 17-18
2.2 可行性分析 18-19
3 薄膜制备技术研究 19-24
3.1 离子束辅助热蒸发技术 19-21
3.1.1 宽束冷阴极离子源 19-20
3.1.2 离子束辅助热蒸发 20-21
3.2 实验设备 21
3.3 工艺参数的选择 21-22
3.4 工艺流程 22-24
4 薄膜特性检测技术 24-31
4.1 薄膜表面形貌 24-26
4.1.1 扫描电子显微镜(SEM) 24-25
4.1.2 原子力显微镜(AFM) 25-26
4.2 薄膜表面粗糙度 26-27
4.3 薄膜光学常数 27-29
4.4 薄膜反射率 29-31
5 实验方案与结果分析 31-76
5.1 实验方案 31
5.2 离子束辅助沉积的研究 31-53
5.2.1 离子束能量的影响 31-40
5.2.2 离子束束流的影响 40-49
5.2.3 沉积温度的影响 49-52
5.2.4 实验结论 52-53
5.3 离子束辅助结束后继续沉积银的研究 53-64
5.3.1 离子束能量的影响 53-56
5.3.2 离子束束流的影响 56-59
5.3.3 沉积温度的影响 59-60
5.3.4 表面扩散因素的影响 60-63
5.3.5 实验结论 63-64
5.4 离子束辅助沉积后继续离子束刻蚀的研究 64-76
5.4.1 离子束辅助作用时间的影响 66-72
5.4.2 沉积温度的影响 72-75
5.4.3 实验结论 75-76
6 结论 76-77
6.1 结论 76
6.2 展望 76-77
参考文献
范文二：离子束辅助沉积薄膜工艺
第３６卷第６期
Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．６
红外与激光工程ＩｎｆｒａｒｅｄａｎｄＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２００７年１０月Ｄｅｃ．２００７
离子束辅助沉积薄膜工艺
王利１，程鑫彬１，王占山１，唐骐２，范滨
２
（１．同济大学物理系精密光学工程技术研究所，上海２０００９２；
２．光驰株式会社，日本琦玉３５０－０８０１）
摘
要：阐述了离子源在离子束清洗和离子束辅助薄膜沉积（ＩＡＤ）中的应用；根据热力学原理及
离子碰撞过程分析，研究了离子束辅助沉积过程中的能量传递过程，建立了薄膜折射率与离子辅助沉积过程中各物理量之间的关系模型；探讨了各种工艺条件对离子束辅助沉积薄膜特性的影响，给出了薄膜材料无结晶条件下离子束辅助沉积薄膜工艺选择的相应准则。
关键词：离子束清洗；中图分类号：ＴＢ４３
离子束辅助沉积；文献标识码：Ａ
离子能量传递
文章编号：１００７－２２７６（２００７）０６－０８９６－０３
ＩＡＤｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｏｐｔｉｃａｌｃｏａｔｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＷＡＮＧＬｉ１，ＣＨＥＮＧＸｉｎ! ｂｉｎ１，ＷＡＮＧＺｈａｎ! ｓｈａｎ１，ＴＡＮＧＱｉ２，ＦＡＮＢｉｎ２
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；
２．ＯｐｔｏｒｕｎＣｏ，Ｌｔｄ，Ｓａｉｔａｍａ３５０! ０８０１，Ｊａｐａｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｉｏｎｓｏｕｒｃｅｉｎｉｏｎｂｅａｍｃｌｅａｎｉｎｇａｎｄｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔｉｓｓｔｕｄｉｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｏｎｃｏｌｌｉｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘａｎｄｃｏａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｆｏｕｎｄｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅａｆｆｅｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｃｏａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｏｍｅｐｒｅｃｅｐｔｓｆｏｒｃｈｏｉｃｅｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｏｕｔｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｏｎｂｅａｍｃｌｅａｎｉｎｇ；
Ｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；
Ｉｏｎｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒ
０引言
离子束辅助沉积作为一种荷能辅助沉积技术，在薄膜沉积的过程中，通过荷能离子对薄膜材料的轰击，给予所沉积薄膜材料额外的能量，使所沉积的薄膜在光学、机械和耐环境稳定性上得到显著的改善，因此广泛应用于现代精密薄膜的制备过程中［１－４］。
离子辅助沉积因所用离子源的不同，其离子荷能的过程也有所不同。目前广泛采用的有ＤＣＥｎｄＨａｌｌ型离子源、等离子源３种。根据具体应用ＲＦ离子源、的不同，对离子源的选择也有所不同。对于玻璃基板
上镀制光学薄膜，ＲＦ离子源可分别控制离子能量、离子束流密度、离子入射角、反应气体等。因此，在镀制玻璃基板上的可见光薄膜时，ＲＦ离子源有着独特的优势。而对于塑胶基板或红外光学基板，离子辅助的能量过高会对基板和镀膜材料产生不良的影响，因此低能、大电流密度的ＤＣ离子源或等离子体源更为合适［５］。
如何合理地选择离子源和离子辅助参数，对薄膜的性能有着非常重要的影响。恰当的离子辅助参数可以大大改善薄膜的性能；反之会对薄膜造成不良的影响，甚至不如普通蒸发镀制的薄膜。文中首先列举了各种工艺条件下离子束的应用，不同的应用领域需要
收稿日期：２００７－０３－１０；修订日期：２００７－０４－１４
基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目（２００７ＣＢ６１３２０６）
作者简介：王利（１９７５－），男，山东泰安人，副教授，博士生，主要研究方向为光学薄膜的设计与制备。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｙｌｅｅｅ＠ｈｏｔｍａｉｌ．导师简介：范滨（１９７２－），男，安徽芜湖人，博士，主要研究方向为薄膜理论及制备工艺研究。Ｅｍａｉｌ：ｂｉｎ＿ｆａｎ＠ｏｐｔｏｒｕｎ．ｃｏ．ｊｐ
第６期
王利等：离子束辅助沉积薄膜工艺８９７
参数。其次，为了得到离子辅助沉积的最佳效果，通过对离子能量传递过程的分析，系统阐述了离子能量、离子束流密度、基板温度、真空度、离子运行距离、离子质量、薄膜分子质量、蒸发速率等因素与薄膜折射率的关系，给出了相应的离子辅助工艺参数的选择基准。
１离子束的应用
１．１离子表面处理
通过荷能离子和基板表面物质的碰撞，使得基板表面的特性得以改变，达到清除基板表面异物，基板表面抛光和改性的目的。因此，根据最终使用目的不同，离子表面处理的气体种类、离子能量、离子束流密度、离子清洗时间等都应做相应的调整。对于基板清洗和抛光，低能大动量密度的离子团簇清洗是目前最好的方法［６－７］。而对于基板表面改性，合适的气体种类是基板表面改性的关键。
１．２离子辅助沉积
在薄膜沉积的过程中，通过荷能离子和薄膜粒子之间的碰撞，传递给薄膜粒子额外的能量。再根据所用离子气体种类、离子能量、束流密度、离子入射角度的不同，来控制薄膜微观形态，制备出无定型、单晶态或多晶态等符合各种要求的薄膜。在这一过程中，离子辅助条件对薄膜微观形态和膜层界面间结构的调控是决定薄膜器件性能好坏的关键。例如：对于ＴｉＯ２材料，当其用于光学滤光片时，往往希望所镀出来的膜是无定型结构的ＴｉＯ２，以减少散射和各向异性对薄膜光学特性的影响［２］；而在镀制硬膜的时候，则希望镀出来的ＴｉＯ２膜都是Ｒｕｔｉｌｅ晶相的，以达到金红石的硬度；当ＴｉＯ２用于光触媒领域时，又希望所镀出来的
ＴｉＯ２膜都是Ａｎａｔａｓｅ相，以便达到最大的光触媒效果［８］。而这些薄膜微观结构的变化，都需要通过调整离子辅助沉积工艺参数来实现。因此，根据具体的要求，寻找合适的离子辅助工艺参数是非常重要的。
１．３离子溅射与刻蚀
当辅助沉积的离子能量达到一定水平时，离子在撞击薄膜表面的同时，会将薄膜材料从基板上溅射出来。此过程往往会造成薄膜材料组分的变化，从而带来吸收、散射等光学特性劣化的现象。但对一些结构比较稳定的材料，这一现象往往可以用来改善薄膜的面内厚度分布，或对误镀的膜层进行刻蚀，从而提高产品的良率［９］。例如，在光通讯领域，在镀制ＤＷＤＭ超窄带滤光片的时候，由于用膜厚修正板已经无法达
到所要修正的膜厚精度，而利用离子溅射的方式，则可在内径为７０ｍｍ左右的基板面内，达到０．０１％以下的波长分布。
２离子束的能量传递过程
在离子辅助沉积薄膜的过程中，薄膜粒子通过与荷能离子的碰撞获得额外能量。为了选择合适的离子辅助参数，有必要详细分析离子从获得能量到和薄膜粒子碰撞进行能量传递的过程。
根据所用离子源的不同，离子的能量可以从两部分获得。一部分是等离子体自身由于电子和离子运动速率的不同，在基板上产生的自偏压。这部分的能量一般在十到几十电子伏特左右。另一部分的能量则来源于离子源给离子所加的偏压。对于ＤＣ离子源或等离子体源，这部分的能量一般小于３００ｅＶ。而对于
ＲＦ离子源来说，这部分的能量可以达到１５００ｅＶ，可调节的能量范围非常大，十分有利于针对不同的材料进行辅助离子能量的调节。
离子从离子源获得能量后，从离子源输出到传递给薄膜粒子，存在一个输运和碰撞的过程。在输运的过程中，根据离子气体种类、真空度、真空室温度的不同，其自由程也有所不同。离子和气体分子发生碰撞使其所携带的能量损失，可以根据以下气体平均自由程的概念进行计算［１０］。
根据热力学原理，气体的平均自由程为：
! ＝
１ｋＴ（１）
! ｎ" ｄ＝! " ｄｐ离子的平均自由程为：
! １ｉｏｎ＝＝! !
（２）
荷能离子的平均自由程分布为：
－ｘ
Ｎ＝Ｎ０ｅ
（３）
式中：ｋ为玻耳兹曼常数；Ｔ为真空室的温度；ｐ为真空度；ｄ为气体离子的直径；ｘ为离子输运的距离。
因此，对于一定荷能的离子束，当其行程为一个平均自由程单位时，只有４６％的离子还保持着其从离子源出发时所获得的能量。其他５４％的离子由于和其他粒子碰撞，能量都发生了损失。
对于弹性碰撞，离子损失或传递给其他粒子的动量为：
Ｅ＝
４ｍｍｍｉ（ｍ２
Ｅ０ｃｏｓ２
#
（４）
ｍ＋ｍｉ）
８９８
红外与激光工程第３６卷
对于弹性碰撞，离子损失或传递给其他粒子的能量为：
Ｅ＝
ｍｍ（ｍ２
Ｅ０ｃｏｓ２
!
（５）ｉ＋ｍｍ）
式中：Ｅ０为离子原来所携带的能量；Ｅ为离子传递给被碰撞粒子的能量；ｍｉ为离子的质量；ｍｍ为被碰撞粒子的质量；! 为离子与被碰撞粒子的撞击入射角。
在离子辅助沉积薄膜时，薄膜的折射率或聚集密度薄膜粒子所接受的动量总和成正比，而非与所接受的动能成正比［１１］。其具体的形式为：
ｎ＝ｎ［" （Ｐｔｏｔａｌ）］∝Ｐｔｏｔａｌ＝ＰｍａｘＪ＝Ｊ" （６）
式中：ｎ为薄膜的折射率；ρ为薄膜的聚集密度；Ｐ为薄膜所接受的动量；γ为弹性碰撞系数，其对于弹性碰撞下，数值为４ｍＭ／（ｍ＋Ｍ）２
；ｍ为离子质量；Ｊ为单个薄膜粒子所接受的离子流密度。因此，将公式（１）、
（４）、（６）进行整合，在指定的蒸发速率下，薄膜的折射率可以表示为：
－ｘ$ｄ２
Ｐ
ｎ＝ｎ［" （Ｐ，Ｎ）］∝Ｐ
ｔｏｔａｌｔｏｔａｌ＝Ｊ０ｅ
×
"
２ｍ（Ｍ＋ｍ）
２Ｅ０ｃｏｓ! ＭＡＭ（７）
Ｍ式中：ｎ为折射率；Ｊ０为离子电流密度；Ｔ为基板温度；
Ｅ０为离子能量；ｍ为离子质量；Ｍ为膜分子质量；ＲＭ为薄膜蒸发速率；ＤＭ为膜材料密度；θ为离子入射角度；ｘ为离子到达基板的距离；ＮＡ为阿伏加德罗常数。
３离子辅助沉积工艺的参数选择基准
从公式（７）可以看出，在离子辅助沉积过程中，薄膜的折射率和离子能量、流密度、质量、直径、入射角度、薄膜材料的质量、密度、蒸发速率、基板温度、真空度等是息息相关的。当蒸发速率、压强、蒸发距离、膜材料密度、离子直径、离子入射角增大时，薄膜的折射率会变小；而当离子质量、离子能量、离子流密度、基板温度增大时，薄膜的折射率就会变大。
当然，上述折射率与工艺条件的关系仅适用于薄膜没有发生相变或结晶的情况。当薄膜材料发生相变或结晶时，离子所提供的能量会被材料的结晶或相变所利用，造成薄膜的晶粒变大，产生严重的散射，影响薄膜的光学特性。因此，在选择薄膜工艺参数的时候，还要根据薄膜材料的相图和初始蒸发材料的特性来选择薄膜的基板温度、真空度和辅助离子气体种类。
４结论
通过对离子辅助沉积过程中离子能量传递过程的分析，给出了薄膜折射率与各种工艺参数之间的定量分析计算方法。为离子辅助沉积工艺参数的选择提供了相应的选择基准。
致谢：感谢日本Ｏｐｔｏｒｕｎ公司的各位同仁在实验过程中给予的帮助和有益探讨！参考文献：
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ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｄｅｎｓｉｆｙｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｉｏｎａｓｓｉｓｔｅｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌＯｐｔ，１９８８，２７（１８）：３７７９－３７８１．
范文三：聚焦离子束辅助沉积微区制栅技术
随着微纳米技术的发展和微加工产业的兴起，微纳米器件和结构在各行各业中应用越来越广泛。微纳米技术的广泛应用对传统的测量表征技术提出了新的挑战和需求，因此需要发展微米乃至纳米尺度的测量方法和手段。实现在微米尺度区域尽可能损伤小地制备光栅是光测实验力学领域需要突破的一个技术问题，基于这个需求，清华大学航天航空学院的研究人员提出了基于FIB 辅助沉积技术的微尺度下变形传感元件的制备方法，相比于采用FIB 直接在试件表面刻蚀栅线，该方法对试件表面的损伤小。相比于以往的传统方法，该方法的优势在于易于实施，操作简单，可以在微纳米器件的任意表面定位制栅，尤其适用于微纳米薄膜的变形测量。
FIB辅助沉积技术光栅制备原理
FIB沉积技术基本原理
聚焦离子束辅助沉积技术的基本原理如上图所示，由离子源发射被加速的高能离子经电子透镜聚焦打在试件表面。当采用FIB沉积模式时，前驱气体被源源不断地释放在聚焦区域，经高能离子作用发生分解，一般前驱气体是铂或者钨与高分子气体的化合物，当发生分解后，金属原子被沉积在试件表面，而分解的气体随之被排出。采用聚焦离子束辅助沉积技术在微区进行制栅，需要在FIB 系统对沉积的参数进行设置，并且通过反复实验对参数进行优化。
FIB辅助沉积功能在微区制栅
采用聚焦离子束铝膜表面沉积光栅
本研究采用的沉积对象是铝膜/PDMS 基底，铝膜的厚度1μm，PDMS基底厚度1mm。沉积参数：FIB 工作电压30KV，经过实验，优化后的束流是40PA，离子束驻留时间0.02μm。沉积速率是0.5733 μm2/nA/s，采用的频率是500lines/mm，光栅占款比为0.5，沉积厚度50nm。在铝膜裂纹处沉积的光栅如上图所示。同时由沉积的光栅与扫描线叠加形成的扫描云纹如上图右上角。
北京埃德万斯离子束技术研究所股份有限公司自主研发的离子束刻蚀机、离子束溅射镀膜机是非硅微纳机电制造的核心设备。其通用离子束刻蚀系统，除了可进行传统微纳结构刻蚀外，还可实现离子束清洗、材料表面抛光和材料减薄等功能，还可实现化学辅助离子束刻蚀（CAIBE）与反应离子束刻蚀（RIBE）。公司自主研发的离子束溅射薄膜沉积系统具有最宽范围材料适用性、最佳的沉积环境、优良的清洗功能、高密度金属厚膜、高材料利用率以及辅助溅射功能。
范文四：离子束加工原理
离子束加工原理 离子束加工原理与电子束加工类似，也是在真空条件下，将Ar、Kr、Xe等情性气体通过离子源电离产生离子束，并经过加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以实现去除加工。所不同的是离子的质量比电子的质量大成千上万倍，例如最小的氢离子，其质量是电子质量的1840倍，氖离子的质量是电子质量的7.2万倍。由于离子的质量大，故在同样的速度下，离子束比电子束具有更大的能量。
高速电子撞击工件材料时，因电子质量小速度大，动能几乎全部转化为热能，使工件材料局部熔化、气化，通过热效应进行加工。而离子本身质量较大，速度较低，撞击工件材料时，将引起变形、分离、破坏等机械作用。离子加速到几十电子伏到几千电子伏时，主要用于离子溅射加工;如果加速到一万到几万电子伏，且离子入射方向与被加工表面成25?,30?角时，则离子可将工件表面的原子或分子撞击出去，以实现离子铣削、离子蚀刻或离子抛光等，当加速到几十万电子伏或更高时，离子可穿入被加工材料内部，称为离子注入。
离子束加工具有下列的特点:
1)易于精确控制 由于离子束可以通过离子光学系统
进行扫描，使离子束可以聚焦到光班直径1μm以内进行加工，同时离子束流密度和离子的能量可以精确控制，因此能精确控制加工效果，如控制注入深度和浓度。抛光时，可以一层层地把工件表面的原子抛掉，从而加工出没有缺陷的光整表面。此外，借助于掩膜技术可以在半导体上刻出小于1μm宽的沟槽。
2)加工洁净 因加工是在真空中进行，离子的纯度比较高，因此特别适合于加工易氧化的金属、合金和半导体材料等。
3)加工应力变形小 离子束加工是靠离子撞击工件表面的原子而实现的，这是一种微观作用，宏观作用力很小，不会引起工件产生应力和变形，对脆性、半导体、高分子等材料都可以加工。
范文五：离子束加工原理
离子束加工原理
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离子束加工(ion beam machining，IBM)是在真空条件下利用离子源(离子枪)产生的离子经加速聚焦形成高能的离子束流投射到工件表面，使材料变形、破坏、分离以达到加工目的。
因为离子带正电荷且质量是电子的千万倍，且加速到较高速度时，具有比电子束大得多的撞击动能，因此，离子束撞击工件将引起变形、分离、破坏等机械作用，而不像电子束是通过热效应进行加工。
2.离子束加工特点
加工精度高。因离子束流密度和能量可得到精确控制。
在较高真空度下进行加工，环境污染少。特别适合加工高纯度的半导体材料及易氧化的金属材料。
加工应力小，变形极微小，加工表面质量高，适合于各种材料和低刚度零件的加工。
3.离子束加工的应用范围
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。 离子束刻蚀可用于加工空气轴承的沟槽、打孔、加工极薄材料及超高精度非球面透镜，还可用于刻蚀集成电路等高精度图形。
2)离子溅射沉积
采用能量为0.1,5keV的氩离子轰击某种材料制成的靶材，将靶材原子击出并令其沉积到工件表面上并形成一层薄膜。
实际上此法为一种镀膜工艺。
3)离子镀膜
离子镀膜一方面是把靶材射出的原子向工件表面沉积，另一方面还有高速中性粒子打击工件表面以增强镀层与基材之间的结合力(可达10,20MPa)， 此法适应性强、膜层均匀致密、韧性好、沉积速度快，目前已获得广泛应用。 4)离子注入
用5,500keV能量的离子束，直接轰击工件表面，由于离子能量相当大，可使离子钻进被加工工件材料表面层，改变其表面层的化学成分，从而改变工件表面层的机械物理性能。
此法不受温度及注入何种元素及粒量限制，可根据不同需求注入不同离子(如磷、氮、碳等)。
注入表面元素的均匀性好，纯度高，其注入的粒量及深度可控制，但设备费用大、成本高、生产率较低。
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