Войти
С середины 20 века электронно-лучевая технология стала основой для множества новые и специализированные приложения в производстве полупроводников, микроэлектромеханических системах, наноэлектромеханических системах и микроскопии.
Свободные электроны в вакууме можно манипулировать электрическими и магнитными полями для формирования тонкого луча. Когда луч сталкивается с твердым телом, электроны преобразуются в тепло или кинетическую энергию. Эту концентрацию энергии в небольшом объеме вещества можно точно контролировать с помощью электроники, что дает много преимуществ.
Быстрое повышение температуры в месте удара может быстро расплавить целевой материал. В экстремальных условиях работы быстрое повышение температуры может даже привести к испарению, что делает электронный луч отличным инструментом для нагрева, например для сварки. Электронно-лучевая технология используется при обработке изоляции кабелей, в электронной литографии субмикрометровых и наноразмерных изображений, в микроэлектронике для электронно-лучевого отверждения цветной печати, а также для изготовления и модификации полимеров, в том числе жидкокристаллические пленки, среди многих других приложений.
В вакууме электронный луч является источником тепла, который может расплавить или модифицировать любой материал. Этот источник тепла или фазового превращения абсолютно стерилен из-за вакуума и волдыря затвердевшего металла вокруг холодных медных стенок тигля. Это гарантирует, что самые чистые материалы могут производиться и очищаться в электронно-лучевых вакуумных печах. Редкие и тугоплавкие металлы могут производиться или рафинироваться в вакуумных печах небольшого объема. Для массового производства сталей в промышленно развитых странах существуют большие печи с мощностью, измеряемой в метрических тоннах, и мощностью электронного луча в мегаваттах.
С момента появления электронно-лучевой сварки в промышленных масштабах в конце 1950-х годов было разработано и используется во всем мире бесчисленное количество электронно-лучевых сварочных аппаратов. Эти сварочные аппараты оснащены рабочими вакуумными камерами объемом от нескольких литров до сотен кубических метров с электронными пушками мощностью до 100 кВт.
Современные аппараты для электронно-лучевой сварки обычно имеют управляемую компьютером систему отклонения, которая может быстро и точно перемещать луч по выбранной области заготовки. Благодаря быстрому нагреву нагревается только тонкий поверхностный слой материала. Применения включают закалку, отжиг, отпуск, текстурирование и полировку (в присутствии газообразного аргона). Если электронный луч используется для вырезания неглубокого желоба на поверхности, многократное перемещение его горизонтально вдоль желоба на высоких скоростях создает небольшую кучу выброшенного расплавленного металла. При повторении можно создать шипованные структуры высотой до миллиметра. Эти структуры могут способствовать склеиванию различных материалов и изменять шероховатость поверхности металла.
Аддитивное производство - это процесс соединения материалов для создания объектов из данных 3D-модели, обычно путем плавления порошкового материала слой за слоем. Плавка в вакууме с использованием сканирующего электронного луча с компьютерным управлением отличается высокой точностью. Электронно-лучевое прямое производство (DM) - это первое коммерчески доступное, крупномасштабное, полностью программируемое средство получения деталей почти чистой формы.
Металл исходной заготовки расплавляется электронным лучом при интенсивном формовании. Порошок образуется при остывании металла при отлете от металлического стержня.
Электронно-лучевая обработка - это процесс, в котором высокоскоростные электроны концентрируются в узком пучке с очень высокой плоской плотностью мощности. Затем поперечное сечение луча фокусируется и направляется к заготовке, создавая тепло и испаряя материал. Электронно-лучевая обработка может использоваться для точной резки или расточки отверстий в самых разных металлах. Получаемая в результате обработка поверхности лучше, а ширина пропила уже, чем при других процессах термической резки. Однако из-за высокой стоимости оборудования использование этой технологии ограничивается дорогостоящими продуктами.
Электронная литография создается очень точно сфокусированным электронным пучком, который создает микроструктуры в резисте, которые впоследствии могут быть перенесены на материал подложки, часто травлением. Первоначально он был разработан для производства интегральных схем, а также используется для создания архитектур нанотехнологий. В электронных литографиях используются пучки электронов диаметром от двух до сотен нанометров. Электронная литография также используется для производства компьютерных голограмм (CGH). Электронная литография без масок нашла широкое применение при изготовлении фотошаблонов для фотолитографии, мелкосерийном производстве полупроводниковых компонентов, а также в исследованиях и разработках.
Физическое осаждение из паровой фазы происходит в вакууме и дает тонкую пленку солнечных элементов путем осаждения тонких слоев металлов на поддерживающая структура. Электронно-лучевое испарение использует термоэлектронную эмиссию для создания потока электронов, который ускоряется высоковольтным катодом и анодом. Электростатические и магнитные поля фокусируют и направляют электроны, чтобы поразить цель. Кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию на поверхности материала или вблизи нее. В результате нагревания материал плавится, а затем испаряется. Может быть достигнута температура выше 3500 градусов по Цельсию. Пар от источника конденсируется на подложке, образуя тонкую пленку из материала высокой чистоты. Может быть достигнута толщина пленки от одного атомного слоя до многих микрометров. Этот метод используется в микроэлектронике, оптике и исследованиях материалов, а также для производства солнечных элементов и многих других продуктов.
Электронно-лучевое отверждение - это метод отверждения красок и чернил без использования традиционного растворителя. Электронно-лучевое отверждение дает покрытие, аналогичное традиционным процессам испарения растворителя, но достигается за счет процесса полимеризации.
В электронном микроскопе используется управляемый пучок электронов для освещения образца и получения увеличенного изображения. Двумя распространенными типами являются растровый электронный микроскоп (SEM) и просвечивающий электронный микроскоп (TEM).
