电子束离子束技术PDF电子书下载

第一章　电子束的产生装置——电子枪 1

1.1　引言 1

1.2　弱流电子枪 1

1.2.1　基本结构 1

1.2.2　作用原理 4

1.2.3　发射系统的调制特性及其性能参数 4

1.3　强流电子枪 9

1.3.1　强流电子枪基本结构 9

1.3.2　平行电子注皮尔斯枪 10

1.3.3　球形皮尔斯枪 12

1.4.1　弱流层流枪 16

1.4　一些特殊性能的电子枪 16

1.3.4　圆柱形皮尔斯枪 16

1.4.2　低能枪 17

1.4.3　场发射枪 18

第二章　离子束的产生装置——离子源 20

2.1　引言 20

2.2　离子源的基本概念和主要特性参量 20

2.2.1　离子源的分类 20

2.2.2　离子源的基本概念和主要特性参量 21

2.2.3　离子源的性能参数 25

2.2.4　离子源的基本结构 30

2.2.5　离子源的引出系统 34

2.3　热阴极大电流离子源 38

2.2.6　离子源的附加设备 38

2.3.1　考夫曼型离子源的结构 39

2.3.2　热阴极潘宁离子源 43

2.3.3　霍尔效应（Hall-effect）型离子源 45

2.4　冷阴极离子源 47

2.5　高频放电离子源（简称RF离子源） 48

2.6　等离子体阴极离子源（双等离子体离子源） 50

2.7　微波阴极离子源 52

2.7.1　ECR离子源 52

2.7.2　非共振微波离子源 55

2.8.1　电子束离子源 56

2.8　电子束激励离子源 56

2.8.2　束—等离子体离子源（BPIS） 57

2.9　液态金属离子源 61

2.9.1　场蒸发机理模型 62

2.9.2　场蒸发及场电离 64

2.9.3　液态金属离子源中的亮度 64

2.9.4　小结 66

2.10　金属蒸发真空电弧（MVVA）离子源 66

2.10.1　基本结构及运行原理 67

2.10.2　荷电态离子的分布 68

2.10.3　磁场的影响 68

3.2　倍压加速技术 69

第三章　高能量电子束和离子束技术 69

3.1　引言 69

3.3　绝缘磁芯变压器 71

3.4　高频高压发生器 71

3.5　强脉冲电子束发生器 72

3.6　电子感应加速技术 73

3.6.1　带电粒子在电、磁场中的运动 73

3.6.2　轨道的曲率半径 74

3.6.3　回旋频率 75

3.6.4　感应加速原理 75

3.7　谐振加速方法 76

3.7.1　谐振加速原理 76

3.7.3　加速间隙宽度对有效加速电压的影响 78

3.7.2　离子轨道的形状 78

3.7.4　相移现象 79

3.7.5　电磁聚焦 79

3.8　直线加速 83

3.8.1　在直线加速中的加速电场的形式 84

3.8.2　慢波结构中的电磁场分布 86

3.8.3　慢波结构中加速间隙的加速作用 88

3.9　直线加速器中的相运动 88

3.9.1　自动稳相过程 88

3.9.2　相运动方程 90

3.11　小结 92

3.9.3　相运动方程的分析 92

3.10　粒子的横向运动 92

第四章　电子束和离子束技术中的电源技术 94

4.1　引言 94

4.2　直流稳压电源 94

4.2.1　开关电源的技术指标 94

4.2.2　开关电源的基本电路 95

4.2.3　晶体管开关型直流稳压电源 103

4.2.4　可控硅直流稳压电源 106

4.2.5　稳压电源中的过载保护 107

4.3　逆变型高压直流稳压电源 113

4.3.1 晶体管逆变器型直流稳压电源 114

4.3.2　稳压控制回路 120

4.3.3　功率晶体管驱动电路和设计 122

4.3.4　功率MOSFET场效应晶体管 125

4.3.5　可控硅逆变器型直流稳压电源 130

4.4　磁透镜和磁偏转用的直流稳流电源 131

4.4.1　直流稳流电源的基本结构 131

4.4.2　直流稳流电源的性能参数 132

4.5　电子束和离子束设备中的偏转和扫描技术 133

4.5.1　扫描电源 133

4.5.2　扫描稳流源 138

5.1　引言 141

5.1.1　电子束曝光技术的分类 141

第五章　电子束和离子束曝光技术 141

5.1.2　离子束曝光技术概述 142

5.2　电子束扫描曝光技术 142

5.2.1　电子枪 143

5.2.2　聚焦系统 143

5.2.3　偏转系统 146

5.2.4　电子光学柱体 149

5.2.5　图形扫描技术 151

5.3　电子束投影曝光技术 152

5.3.1　电子束缩小投影曝光 152

5.3.2　电子束原尺寸投影曝光 153

5.5.1　离子束扫描曝光系统的构成 156

5.5　离子束扫描曝光技术 156

5.4　电子束曝光的特点 156

5.6　离子束投影曝光技术 160

5.6.1　缩小投影曝光系统 160

5.6.2　原尺寸投影曝光系统 160

5.7　离子束曝光技术的特点 162

5.7.1　离子束曝光的特点 162

5.7.2　离子束曝光目前存在的问题 164

第六章　离子束刻蚀技术 165

6.1　离子束刻蚀的原理 165

6.1.1　高能离子与固体表面的相互作用 165

6.1.2　固体表面溅射 166

6.2.2　溅射刻蚀 172

6.2　离子束刻蚀工艺 172

6.2.1　等离子体化学刻蚀 172

6.2.3　反应离子刻蚀 173

6.3　离子束刻蚀 173

6.3.1　氩离子束刻蚀 173

6.3.2　离子束加强刻蚀 174

6.3.3　反应气体离子束刻蚀 175

6.4　离子束刻蚀的特点 176

6.5　离子束刻蚀的应用 176

6.5.1　半导体器件和大规模集成电路的图形刻蚀 176

6.5.2　磁泡存储器件的制造 176

6.5.5　器件制备 177

6.5.6　电镜试样制备 177

6.5.4　晶体的削薄加工 177

6.5.3　晶体管的引线 177

6.5.7　表面分析试样制备 178

6.5.8　医疗器械 178

6.6　离子束刻蚀装置 178

第七章　电子束离子束显微分析技术在微电子技术领域中的应用 178

7.1　引言 179

7.1.1 用于对样品的表面形貌和物体结构组成进行观察的仪器 179

7.1.2　用于对样品的成分和结构进行分析的仪器 179

7.1.3　微细加工类 179

7.2.1　背散射电子 180

7.2　电子和离子与固体相互作用产生的多种带电粒子 180

7.2.2　二次电子 182

7.2.3　吸收电子 182

7.2.4　透射电子 182

7.2.5　电子束感生电流 182

7.2.6　阴极荧光 183

7.2.7　特征X射线 183

7.2.8　俄歇电子 183

7.3　供观察用的带电粒子的信息成像机理 183

7.3.1　二次电子成像 184

7.3.5　电子通道花样 189

7.3.4　透射电子成像 189

7.3.3　吸收电子成像 189

7.3.2　背散射电子成像 189

7.3.6　电荷收集成像（电子束感应电流EBIC成像） 190

7.3.7　磁成像或磁衬度 193

7.4　供分析用的带电粒子的信息 198

7.4.1　特征X射线的应用 198

7.4.2　俄歇电子的应用 199

7.4.3　二次溅射离子的应用 202

7.4.4　阴极发光的应用 202

第八章　扫描隧道显微镜（STM）技术及其应用 205

8.1　概论 205

8.2　STM及其微细加工改性技术的发展及现状 205

8.2.1　各种物质表面结构的特性分析和研究 206

8.2.2　扫描探针表面改性与微细加工技术 208

8.3　STM的隧道电流理论 212

8.4　反馈系统 214

8.5　反馈系统的稳态误差和响应 216

8.6　隔振理论和隔振系统 222

8.7　STM系统的设计制作和调试 229

8.7.1　针尖 229

8.7.2　扫描器 230

8.7.3　微位移驱动器（爬行器） 231

8.7.4　电流放大器 233

8.7.5　反馈放大电路 235

8.7.8　计算机接口板和数据采集 236

8.7.6　扫描控制电路 236

8.7.7　爬行器控制电路 236

8.7.9　干扰和噪声的抑制 237

8.7.10　反馈振荡的控制 239

8.7.11 热漂移和压电滞后作用控制 239

8.8 图像处理与三维图形显示 239

8.8.1　图像数据的量化和存储 240

8.8.2　图像的伪颜色处理 240

8.8.3　图像的直方图处理 241

8.8.4　图形的三维显示 245

8.9　小结 248