等离子体加工技术若干方向及相关科学工程问题 “等离子体”与“加工” 人们对目前称之为等离子体态物质的认识可以追溯到1879 年威廉克鲁克斯(William Crookes)对真空放电管的研究
当时它被实验者叫做“radiant matter”
接着,1897 年英国物理学家Sir J
Thomson 对真空放电管的性质进一步研究,并把其中产生的物质叫阴极射线“cathoderay”
到1928 年,由艾瓦尔
朗谬尔(Irving Langmuir)将放电管中的电离气体最终命名为等离子体,距今已有80 多年了[1-2]
随着科学与工程技术的迅速发展,对新材料、新结构、新工艺的要求日益迫切
人们不仅要对材料的表面性能进行改进,而且还要了解元素(原子)的相互作用,新相的形成,亚稳态、非晶态的形成等机制;对一些结构器件的要求已达到了μm、nm 量级(先进激光陀螺反射镜基片要求 Ra ≤ 1nm,集成电路线宽 Ra ≤ 1μm
在实现这些要求的过程中,作为特种加工手段之一的等离子加工工艺的应用越来越广泛,已经分化出来一项新技术— — 等离子体辅助制造技术[3]
实际上,等离子体之所以成为现代制造技术的重要手段之一,是由其能量状态决定的
物体由固体到等离子体态的转化过程中,都伴随有足够能量的输入,见图 1
所以作为一种物质形态的等离子体具有最高的能量状态,为现代材料加工提供了巨大潜力
等离子体制造(加工)技术简介 等离子体的分类有多种方法,但在工业上用的等离子体通常按温度分类见表 1[4],用的较多的是非平衡等离子体和热能离子体中的低温等离子体
一般情况下,低温热等离子体比非平衡的等离子体的压力高
实际上,也正是它们的工作压力不同,使它们的作用机理发生了变化
低气压时,粒子间的碰撞频率较低,主要作用是带电粒子与被处理材料之间发生的物理过程
随着压力的增加,碰撞次数增加,化学