↑↑现在,在金属制造中采用一种新奇的离子注入技术,可以使金属材料表面陶瓷化或金刚石化。从而为金属材料披上十分坚固的盔甲。↑↑↑
↑↑↑离子注入技术是在粒子加速器技术,现代真空技术,离子束的形成、加速和扫描技术以及微机控制技术等高新技术基础上发展起来的。由于离子是依靠高速硬挤到金属内部之中,因此它和金属原子掺和在一起后,两者没有明显的界面,不会像其它镀覆技术那样,易于剥落。注入离子的数量、浓度和分布一般都可精确控制,“掺杂”的纯度也可以很高。所以,离子注入可以大大提高材料的机械性能。例如,经离子注入改性的拉丝模、轧辊、注塑、切纸刀等,寿命提高几倍到几十倍。海上飞机发动机的主轴承,注入离子后,形成的表面保护层能防止海水的腐蚀,可以使寿命延长9倍。20世纪末,这项技术在理论和实践方面均取得重大突破,在半导体器件、金属材料表面改性、电介质材料改性等方面的应用均获得成功。↑↑↑
↑↑↑离子注入技术在具体实施中,要先将某种元素的原子进行电离,并使其在高压电场中加速,待它获得很高速度后,然后又让它像子弹一样以飞快的速度注入固体材料的表面,从而改变材料表层物理化学性能。↑↑↑
↑↑↑在各种离子注入实施进程中,硅的离子注入工艺已进入生产阶段,成为半导体工业的基本加工工序之一。经离子注入而将各种元素与硅晶体“掺杂”的半导体器件,其电路速度、电路集成度和电路成品率均有了较大的提高,同时还简化了集成电路的工艺流程。美国休斯实验室应用离子注入技术,制造出频率为5~10GHz的微波晶体管,德国西门子公司制造出高速低功耗的ECL门电路。↑↑↑
↑↑↑将电介质铌酸锂、钽酸锂等进行离子注入处理,可制成光波导元件,此举开辟了离子注入技术在集成光学中的应用。由于传播光的波导层,一般在1~2μm之间,而此距离恰好是离子注入能够达到的深度。因此利用离子注入技术,可以在材料中形成一个高折射率区域。这个高折射率区域就是光波导区,它能够改变离子注入的能量和注入量,能够控制光波导区的深度和折射率的大小。除上述两种电介质衬底材料外,其它常用的衬底材料还有石英、碲化锌、氟化钙等。注入的离子有氩、氦、磷、锂、氧、硼、氮、氖等。除光波导元件外,集成光路的光源器件、光波导控制器、光耦合器和光调制器等,都可以通过离子注入技术来提高其性能和寿命。↑↑↑
↑↑↑在超导材料制造方面,离子注入技术可提高超导材料的临界温度,因此可将它应用到对超导材料的耐辐射性能和电学性能的研究中。例如,将氩离子注入铝膜,能使其临界温度上升;用氮或氧离子注入铌箔,其临界电流也有较大幅度的增加。离子注入对铌、锆等来说,均能改善其超导性能。此外,由于重离子的生物效应比X射线和Y射线大得多,所以离子注入对生物组织的作用也是目前生物医学的重点研究领域。利用等离子束治疗恶性肿瘤,已取得良好效果。↑↑↑