現(xiàn)代超精密加工技術(shù)-在線瀏覽
2024-12-30 04:34本頁(yè)面
【正文】 1． 4． 2 離子束加工 在真空將離子源產(chǎn)生的離子加速、聚焦使之撞擊工件表面。 1． 4． 3 激光束加工 由激光發(fā)生器將高能量密度的激光進(jìn)一步聚焦后照．射到工件表面，光能被吸收瞬時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能。 1． 4． 4 微細(xì)電火花加工 電火花加工是指在絕緣的工作液中通過(guò)工具電極和工件間脈沖火花放電產(chǎn)生的瞬時(shí)局部高溫來(lái)熔化和氣化去除金屬的。 1． 4． 5 微細(xì)電解加工 導(dǎo)電的工作液中水離解為氫離子和氫氧根離子，工件作為陽(yáng)極，其表面的金屬原子成為金屬正離子溶入電解液而被逐層地電解下來(lái)，隨后即與電解液中的氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)形成金屬氫氧化物沉淀，而工件陰極并不損耗，加工過(guò)程中工具與工件間也不存在宏觀的切削力，只要精細(xì)地控制電流密度和電解部位，就可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度的電解加工，而且表面不會(huì)加工應(yīng)力。 1． 4． 6 復(fù)合加工 復(fù)合加工是指采用幾種不同能量形式、幾種不同的工藝方法，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短、復(fù)合作用的加工技術(shù)，例如電解研磨、超聲電解加工、超聲電解研磨、超聲電火花、超聲切削加工等，可比單一加工方法更有效，適用范圍更廣。目前，納米技術(shù)發(fā)展十分迅猛，它使人類在改造自然 方面進(jìn)入一個(gè)新的層次。 納米技術(shù)是指納米級(jí) (＜ 10 納米 )的材料、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)量和控制技術(shù)。開(kāi)創(chuàng)了納米電子學(xué)、納米材料學(xué)、納米生物學(xué)、納米機(jī)械學(xué)、納米制造學(xué)、納米顯微學(xué)及納米測(cè)量等等新的高技術(shù)群。美國(guó)、日本及西歐等國(guó)家均投入了大量的人力、物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并己在航空、航天、醫(yī)療及民用產(chǎn)品等方面得到了一定應(yīng)用。 MEMS主要的民用領(lǐng)域是：醫(yī)學(xué)、電于工業(yè)和航空、航天。在環(huán)境、醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，微型傳感器可以測(cè)量各種化學(xué)物質(zhì)的流量、壓力和濃度。 2． 專用集成微型儀器 ( application specific integrated microinstrument， ASIM) 微型工程包括具有毫米、微米、納米尺度結(jié)構(gòu)的傳感器和動(dòng)作器的設(shè)計(jì)、材料合成、微型機(jī)械加工、裝配、總成和封裝問(wèn)題。微型機(jī)電系統(tǒng)與微電子技術(shù)的綜合集成，導(dǎo)致了專用集成微型儀器 (ASIM)的出現(xiàn)。 ASIM將在航天器和航天．系統(tǒng)技術(shù)方面引起一場(chǎng)革命，出現(xiàn)超小型衛(wèi)星系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn) “納米衛(wèi)星 ”。因此，對(duì)于材料的分子、原子結(jié)構(gòu)，以及在分子尺度上的物理化學(xué)性能的測(cè)試，以成為當(dāng)今材料工程中不可缺少的技術(shù)。 此外，納米技術(shù)在微電子工程、生物遺傳工程、微機(jī)械光學(xué)等方面也具有廣泛的應(yīng)用前景。納米加工技術(shù)包含機(jī)械加工、化學(xué)腐蝕、能量束加工以及 STM加工等許多方法。加工表面粗糙度為 納米級(jí)的也稱為納米加工。通過(guò)以下加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)加工。 目前利用單點(diǎn)金剛石超精密切削加工已在實(shí)驗(yàn)室得到了 3 納米的切屑，利用可延性磨削技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)磨削，而通過(guò)彈性發(fā)射加工等工藝則可以實(shí)現(xiàn)亞納米級(jí)的去除，得到埃級(jí)的表 面粗糙度。 離子束加工濺射去除、沉淀和表面處理，離子束輔助蝕刻亦是用于納米級(jí)加工的研究開(kāi)發(fā)方向。電子束加工是以熱能的形式去除穿透層表面的原子，可以進(jìn)行刻蝕、 光刻曝光、焊接、微米和納米級(jí)鉆削和銑削加工等。與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝相比， LIGA技術(shù)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要有： (1)用材廣泛，可以是金屬及其合金、陶瓷、聚合物、玻璃等。 (3)橫向尺寸可以小到 O． 5μm，加工精度可達(dá) (4)可實(shí)現(xiàn)大批量復(fù)制、生產(chǎn)，成本低。 LIGA產(chǎn)品的應(yīng)用涉及面廣泛，如加工技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、汽車及交通技術(shù)、電力及能源技術(shù)、航空及航天技術(shù)、紡織技術(shù)、精密工程及光學(xué)、微電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和化學(xué)工程等。應(yīng)用掃描隧道顯微鏡技術(shù)可以進(jìn)行原于級(jí)操作、裝配和改型。保持電流一定掃描試件表面，即可分辨出表面結(jié)構(gòu)。 掃描隧道顯微加工技 術(shù)不僅可以進(jìn)行單個(gè)原于的去除、添加和移動(dòng)，而且可以進(jìn)行 STM光刻、探針尖電子束感應(yīng)的沉淀和腐蝕等新的 S T M加工技術(shù)。 2． 3． 1 納米測(cè)量技術(shù) 以表面性貌等為測(cè)量對(duì)象，納米級(jí)測(cè)量技術(shù)的主要發(fā)展方向有光干涉測(cè)量技術(shù)和掃描顯微技術(shù)。光外差干涉儀：通常利用干涉條紋圖的測(cè)量方法進(jìn)行納米級(jí)測(cè)量有其很大的局限性，而利用外差干涉測(cè)量技術(shù)可以得到 O． 1nm的空間分辨率，測(cè)量范圍可 達(dá) 50mm。 X射線干涉儀：可見(jiàn)光和紫外光的干涉條紋間距為數(shù)百納米，不易測(cè)量納米級(jí)的微小位移，而利用 X射線的超短波長(zhǎng)干涉測(cè)量技術(shù)可以實(shí)現(xiàn) O． Olnm分辨率的位移測(cè)量。 掃描隧道顯微鏡可以直接觀測(cè)原子尺度結(jié)構(gòu)，垂直分辨率達(dá)到 O． 1nm，近年來(lái)在 S T M的基礎(chǔ)上又派生出一系列的掃描探針顯微技術(shù)，如光子掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡(AFM)、磁力顯 39。 2． 3． 2 納米定位控制技術(shù) 在納米級(jí)測(cè)量與加工中，需要納米級(jí)的三維定位與控制。因此，實(shí)際的 定位機(jī)構(gòu)多采用大位移用的執(zhí)行元件和納米定位用的執(zhí)行元件相組合方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，利用電致材料、靜電或磁軸承式結(jié)構(gòu)，以及靜電致動(dòng)的高精度定位控制技術(shù)也向納米級(jí)精度發(fā)展，也可采用摩擦驅(qū)動(dòng)裝置和絲杠定位元件通過(guò)特殊的方法也納米級(jí)的定位。非球面光學(xué)零件具有球面光學(xué)零件所無(wú)可比擬的良好的 成象質(zhì)量。衛(wèi)星中的先進(jìn)的光學(xué)望遠(yuǎn)系統(tǒng)、高分辨串的電視攝像系統(tǒng)、高靈敏度的紅外傳感系統(tǒng)等，其光學(xué)系統(tǒng)中都離不開(kāi)非球面透鏡。紅外拋物面反射鏡是紅外探測(cè)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其加工精度對(duì)導(dǎo)彈引爆距離的一致性影響很大。其中關(guān)鍵部件之一的激光核聚變反射鏡即為一非球面反射鏡，采用非球面反射鏡替代成組透鏡，主要減少了反射次數(shù)，減小了功率損失。 非球面光學(xué)零件在民用光電產(chǎn)品上的應(yīng)用更為廣泛，其范圍涉及到攝影鏡頭和取景器、電視
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