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.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，化学过程开始充当主要角色。当压力进一步增加达到1×105Pa 左右时，等离子体变得更象一个热源，很多场合代替了燃烧。此时，离子与电子的温度趋于大致接近，其密度比非平衡类型的等离子体要高。 2 与等离子体制造有关的现代制造技术范畴 等离子体加工与现代制造技术关系日益密切。可以说已经涉及或渗透到几乎所有现代工业制造领域。从精密的微纳加工到大功率的金属冶炼以及废物处理，等离子体的高能量（态）特点都发挥着其固有优势，而且有些方面已经成为不可或缺的技术手段。如在MEMS 加工领域，传统加工手段几乎是无能为力的。等离子体加...
