第1章 绪论 1
1.1离子注入技术 1
1.1.1离子注入技术的发展 2
1.1.2束线离子注入（IBII）的局限性 3
1.2等离子体浸泡式离子注入技术 3
1.2.1等离子体浸泡式离子注入技术原理 3
1.2.2等离子体浸泡式离子注入技术与离子渗氮技术的区别 4
1.2.3等离子体浸泡式离子注入技术与沉积（PIIID）技术 5
1.3束线离子注入与等离子体浸泡式离子注入技术的比较 5
1.3.1 PIII与IBII技术的比较 5
1.3.2两种离子注入技术要素的比较 7
1.3.3 IBII和PIII各自的优势及应用领域 10
1.4等离子体浸泡式离子注入与沉积技术研究现状 11
1.4.1 PIII过程鞘层动力学计算机理论数值模拟技术 11
1.4.2脉冲宽度可调、大面积、强流阴极弧金属等离子体源 11
1.4.3高电压下慢速旋转油冷靶台与组合夹具 12
1.4.4减少、抑制靶的二次电子发射 13
1.4.5大功率固态电路脉冲调制器技术 14
1.4.6 PIIID内表面处理技术 15
1.4.7 PIIID批量、复合处理技术 16
参考文献 17
第2章PIII理论基础与等离子体诊断测量 20
2.1真空与气体分子运动论基本概念 20
2.1.1真空 20
2.1.2气体分子运动论基本概念 21
2.2等离子体 25
2.2.1气体放电与等离子体 25
2.2.2等离子体基本方程 29
2.2.3平衡态性质 32
2.2.4等离子体动力学 36
2.3鞘层 44
2.3.1基本概念与理论方程 44
2.3.2 Bohm鞘层判据 45
2.3.3离子阵鞘层 47
2.3.4正离子阵鞘层的形成 48
2.3.5动态鞘层的扩展 48
2.4高能离子与材料的相互作用 51
2.4.1离子射程 51
2.4.2浓度分布 57
2.4.3沟道效应 60
2.4.4辐射损伤 61
2.4.5辐射增强扩散 62
2.4.6溅射 63
2.4.7离子注入表面强化作用机制 64
2.5等离子体及鞘层的诊断与参数测量 66
2.5.1等离子体诊断与参数测量 66
2.5.2鞘层扩展诊断 79
参考文献 81
第3章 等离子体浸泡式离子注入与沉积设备 85
3.1 PIIID设备总体结构 85
3.2真空处理室 87
3.2.1真空处理室几何形状与尺寸 88
3.2.2真空处理室材料 90
3.2.3处理室本底真空度 91
3.2.4多极会切磁场位形 91
3.2.5电磁辐射与软X射线防护 93
3.2.6处理室内衬与高压瓷绝缘柱（套）屏蔽 94
3.2.7真空处理室大门 95
3.2.8接口 95
3.3高真空抽气系统 95
3.3.1真空泵组的选择 95
3.3.2高真空抽气泵的抽速和泵组配置 96
3.3.3真空处理室的气体流量 98
3.3.4供气系统 98
3.4高压靶台及组合夹具 98
3.5等离子体源 100
3.5.1热阴极放电 100
3.5.2高压脉冲辉光放电 101
3.5.3电容耦合RF放电 103
3.5.4电感耦合RF放电 105
3.5.5微波放电 107
3.5.6间接气体等离子体源 110
3.5.7阴极弧金属等离子体源 111
3.5.8其他等离子体源 114
3.6大功率高压脉冲电源 114
3.6.1脉冲调制器的主要技术指标 115
3.6.2脉冲调制器输出的平均功率 117
3.6.3脉冲调制器阻抗 117
3.6.4开关装置 118
3.6.5脉冲调制器控制方式 118
3.6.6高压脉冲调制器类型 119
3.6.7脉冲变压器 124
3.6.8 PIIID系统过程诊断和控制 124
3.7 PIIID设备安全与防护 125
3.7.1电气安全 125
3.7.2可靠接地 126
3.7.3 PIIID设备安全自锁 127
3.7.4电磁辐射安全 127
3.7.5真空处理室安全 127
3.7.6真空处理室维修安全 128
3.7.7压缩气体容器 128
3.7.8化学药品的安全使用 128
参考文献 129
第4章PIII过程的计算机数值模拟 132
4.1理论模型 133
4.1.1郎谬尔动态鞘层模型 133
4.1.2流体模型 134
4.1.3 Particle-in-cell模型 138
4.2典型零部件PIII过程的数值模拟 141
4.2.1多个轴承滚珠的PIII处理过程 141
4.2.2轴承内外套圈PIII过程的数值模拟 149
4.3基于脉冲高压辉光放电的轴承外圈滚道PIII批量处理的数值模拟 170
4.4典型零部件PIII表面处理工艺参数的选择 173
4.4.1高压脉冲幅值的选择 173
4.4.2等离子体密度的选择 174
4.4.3脉冲电压宽度的选择 174
4.4.4被处理零件合理摆放位置 175
参考文献 175
第5章PIIID表面处理工艺及应用 178
5.1 PIIID表面处理工艺 178
5.1.1离子注入工艺 179
5.1.2薄膜制备工艺 188
5.1.3 PIIID复合处理工艺及应用 200
5.2聚合物的PIIID表面改性 216
5.3机械零件的PIIID批量处理工艺 218
5.3.1平面形状零件的PIIID批量处理工艺及应用 219
5.3.2圆柱形零件的PIIID批量处理工艺及应用 219
5.3.3零件内表面的PIIID批量处理工艺及应用 220
5.3.4球形零件的PIIID批量处理工艺及应用 220
5.4改性层表面分析与表面检测 221
参考文献 225
结束语 等离子体浸泡式离子注入与沉积（PI）技术前景展望 229
附录1主要英文缩写 231
附录2主要物理常数 234
附录3公式 235
附录4单位换算表 238