【正文】 性、相干性、頻率穩(wěn)定性好，操作方便，波長豐富 價格低廉，設備簡單，輸出波長連續(xù)可調 體積小，重量輕，效率高，結構簡單緊湊 不需外加激勵源，適合于野外使用 缺點 相干性和頻率穩(wěn)定性不夠，能量轉換效率低 輸出功率低 激光特性易受環(huán)境溫度影響，進入穩(wěn)定工作狀態(tài)時間長 輸出功率較低，發(fā)散角較大 目前功率較低，但有希望獲得巨大功率 應用范圍 工業(yè)加工、雷達、測距、制導、醫(yī)療、光譜分析、通信與科研等 應用最廣泛，幾乎遍及各行各業(yè) 醫(yī)療、農業(yè)和各種科學研究 通信、測距、信息存儲與處理等 測距、軍事、科研等 常用類型 紅寶石激光器 氦氖激光器 染料激光器 砷化鎵激光器 氟氫激光器 特種加工技術 激光加工 激光加工的基本原理 （ 3）激光加工的基本原理 激光加工就是利用激光器發(fā)射出來的具有高方向性和高亮度的激光，通過光學系統(tǒng)把激光束聚焦成一個極小的光斑（直徑僅有幾微米或幾十微米），使光斑處獲得極高的能量密度（ 107～ 1011W/cm2），達到上萬攝氏度的高溫，從而能在很短的時間內使各種物質熔化和汽化，達到蝕除工件材料的目的。 特種加工技術 激光加工 激光加工的基本規(guī)律 盡管激光是具有高方向性并近似平行光束，但它們仍具有一定的發(fā)散角（約為 103 rad），這使得激光經(jīng)聚焦物鏡聚集在焦面上后形成仍有一定直徑的小斑點，且在小斑點其能量的分布是不均 勻的，而是按貝賽函數(shù) 分布（如圖所示）。可見，影響激光加工的因素主要有激光器的輸出功率、焦距和焦點位置、光斑內能量分布及工件吸光特性等 。所以加工時，一般盡可能減小激光束發(fā)散角和采用短焦距（ 20mm左右）物鏡，只有在一些特殊的情況下才選用較長的焦距。光的強度分布與工作物質的光學均勻性及諧振腔調整精 度直接相關。生產(chǎn)實際中，應由工件材料的吸收光譜的性能去合理選擇激光器。 （ 1） 激光打孔 激光打孔是激光加工中應用最早和應用最廣泛的一種加工方法。如用激光給手表的紅寶石軸承打孔，每秒鐘可加工 14～ 16個，合格率達 99％。 特種加工技術 激光加工 激光加工的應用 （ 3）激光焊接 激光焊接與激光打孔原理稍有不同，焊接時不需要那么高的能量密度使工件材料汽化蝕除，而只要將工件的加工區(qū)燒熔，使其粘合在一起。 特種加工技術 激光加工 激光加工的應用 （ 4） 激光的表面熱處理 利用激光對金屬工件表面進行掃描，從而引起工件表面金相組織發(fā)生變化進而對工件表面進行表面淬火、粉末粘合等。同時由于不必用加熱爐，是開式的，故也適合于大型零件的表面淬火。建立加工作業(yè)標準和相應的數(shù)據(jù)庫，通過控制激光照射的能量密度和照射時間可以實現(xiàn)多種類型的加工。 特種加工技術 激光加工 激光加工技術的發(fā)展趨勢 （ 3）研究大功率、高壽命和小型化的激光裝置 提高激光功率需解決以下一系列問題如： l）研制適用于大功率激光的光學器件材料。 3）大功率激光裝置的小型化。目前，光刻加工技術主要是針對集成電路制作中得到高精度微細線條所構成的高密度微細復雜圖形。統(tǒng)計說明，精密光刻的圖形最小線寬大體上以每年減少 80％的速度縮小。 采用光束作曝光光源的集成電路的精密光刻工藝的基本原理與照相制版原理相似，但它要求高、工藝過程復雜。利用圖形發(fā)生器，用光束或電子束、離子束在抗蝕劑上繪制圖形的曝光方法稱為寫圖（ Writing），它主要用于掩膜或基片圖形制作工序。根據(jù)集成電路設計布局圖，用繪圖機、精縮照像機，經(jīng)放大繪制、分步重復縮小照像，縮到和元件尺寸相同的掩膜（稱之為母掩膜），母掩膜經(jīng)翻拍復印成工作（光刻）掩膜，制作電路時只用工作掩膜。 2）曝光。 光刻加工工藝示例 特種加工技術 電子束加工 電子束加工是利用電子束的高能量密度進行鉆孔、切槽、光刻等工作。 特種加工技術 電子束加工 在電子與原子的碰撞中，使原子振動產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象，雖然還產(chǎn)生二次電子、熒光、 X射線等，占有了一部分能量，但可以認為幾乎所有的能量都變成了熱能。 特種加工技術 電子束加工 通過控制電子束能量密度的大小和能量注入時間 ，就可以達到不同的加工目的 。 2）加工材料的范圍較廣。例如，每秒鐘可以在 50個直徑為 。 6）設備價格較貴，成本高，同時應考慮 X射線的防護問題。如圖所示，陰極經(jīng)電流加熱發(fā)射電子，帶負電荷的電子高速 飛向帶高電位的正極，在飛向正極 的過程中，經(jīng)過加速極加速，又通 過電磁透鏡把電子束聚焦成很小的 束流。 （ 3）控制系統(tǒng)和電源 電子束加工裝置的控制系統(tǒng)包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流強度控制以及工作臺位移控制等部分。 特種加工技術 離子束加工 、分類和特點 離子束加工的物理基礎是離子束射到材料表面時所發(fā)生的撞擊效應、濺射效應和注入效應。如果離子能量足夠大并垂直工件表面撞擊時，離子就會鉆進工件表面，這就是 離子的注入效應。這就是近代發(fā)展起來的毫微米加工工藝。目的是為了增強膜材與工件基材之間的結合力。根據(jù)不同的目的選用不同的注入離子，如磷、硼、碳、氮等。 特種加工技術 離子束加工 、分類和特點 2）由于離子束加工是在高真空中進行，所以污染少，特別適用于對易氧化的金屬、合金材料和高純度半導體材料的加工。 特種加工技術 離子束加工 （ 1）考夫曼型離子源 l— 真空抽氣口 2— 燈絲 3— 惰性氣體注入口 4— 電磁線圈 5— 離子束流 6— 工件 7— 陰極 8— 引出電極 9— 陽極 10— 電離室 特種加工技術 離子束加工 （ 2）雙等離子體型離子源 1加工室 2至第一真空泵 3離子槍 4氬氣 5陰極 6中間電極 7電磁鐵 8陽極 9控制電極 10引出電極 11離子束 12靜電透鏡 13工件 14至第二真空泵 特種加工技術 離子束加工 離子束加工的應用范圍正在日益擴大、不斷創(chuàng)新。為了避免入射離子與工件材料發(fā)生化學反應，必須用惰性元素的離子。離子鍍時工件不僅接受靶材濺射來的原子，還同時受到離子的轟擊，這使離子鍍具有許多獨