teknologi pemrosesan berkas elektron

Prinsip, karakteristik, dan aplikasi teknologi pemrosesan berkas elektron. Definisi Pemrosesan Berkas Energi Tinggi Mikrofine. Sinar berenergi tinggi biasanya mengacu pada sinar dengan kepadatan energi tinggi, seperti sinar laser, sinar elektron, plasma, dan sinar ion. Teknologi pemrosesan berkas energi tinggi mengacu pada penggunaan berkas energi tinggi untuk pembuatan dan pemrosesan bahan atau komponen, termasuk pengelasan, manufaktur aditif, dan rekayasa permukaan. Teknologi pemrosesan sinar berenergi tinggi mikrofine adalah teknik mikrofabrikasi canggih yang memanfaatkan sinar berenergi tinggi untuk menginduksi pemanasan, peleburan, penguapan, plasma, dan fenomena fisik lainnya pada material, untuk mencapai tujuan seperti pemindahan material, penyambungan, pertumbuhan, dan modifikasi. Karena kemampuan sinar berenergi tinggi untuk difokuskan ke ukuran yang sangat kecil, dengan diameter sinar mulai dari 100 nm hingga 0,1 μm, dan mencapai akurasi pemrosesan pada tingkat nanometer, ini adalah metode pemrosesan yang sangat halus.

Teknologi pemrosesan berkas elektron

1. Prinsip-prinsip Pemrosesan Berkas Elektron.

Pemrosesan berkas elektron mengacu ke pancaran berkas elektron dari katoda yang dipanaskan dalam kondisi vakum. Berkas elektron bermuatan negatif terbang ke arah anoda, berakselerasi melalui elektroda akselerasi, dan difokuskan oleh lensa elektromagnetik. Hal ini menghasilkan densitas energi yang sangat terkonsentrasi, dengan energi yang terkonsentrasi ke dalam bintik-bintik dengan diameter berkisar antara 0,1 hingga 10 μm, mencapai densitas energi 10^6 hingga 10^9 W/cm². Tumbukan berkecepatan tinggi pada permukaan benda kerja mengubah sebagian besar energi menjadi panas dalam waktu yang sangat singkat, menaikkan suhu material yang tertumbuk hingga ribuan derajat Celcius, menyebabkan peleburan dan penguapan. Material limbah yang dihasilkan selama tumbukan dievakuasi oleh sistem vakum.

Bisnis pabrik kami: suku cadang karbida, suku cadang cetakan, cetakan injeksi medis, cetakan injeksi presisi, cetakan injeksi PFA teflon, alat kelengkapan tabung PFA. email: [email protected],whatsapp:+8613302615729.

1.1 Prinsip pemrosesan berkas elektron.

Gambar 1.2 mengilustrasikan berbagai teknik pemrosesan yang memanfaatkan efek termal berkas elektron. Gambar 1.2 (a) menunjukkan bahwa ketika disinari dengan densitas daya rendah, suhu saturasi bagian tengah berkas elektron mendekati suhu leleh. Pada titik ini, penguapan lambat dan lubang lelehnya besar, sehingga cocok untuk perawatan permukaan berkas elektron untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan permukaan. Gambar 1.2 (b) mengacu pada fenomena peleburan, penguapan, dan penguapan ketika disinari dengan kerapatan daya sedang. Jika bahannya transparan, beberapa struktur seperti gelembung dapat diamati, yang mengeras dalam kondisi aslinya setelah penyinaran. Iradiasi dengan densitas daya sedang dapat digunakan untuk pengelasan berkas elektron. Gambar 1.2(c) mengacu pada prinsip pengeboran berkas elektron apabila disinari dengan densitas daya tinggi. Suhu saturasi bagian tengah berkas elektron jauh melebihi suhu penguapan. Karena tekanan di dalam gelembung lebih besar daripada tegangan permukaan lapisan cair, maka, material dikeluarkan dari pintu masuk berkas elektron dan secara efektif diproses ke arah kedalaman. Inilah prinsip pengeboran berkas elektron. Untuk bahan logam pada umumnya, diperlukan densitas daya 10^6 hingga 10^9 W/cm². Selain pengeboran dan grooving, berkas elektron dengan densitas daya tinggi juga dapat digunakan untuk pembuatan komponen film tipis pada sirkuit terpadu dengan memanfaatkan penguapan untuk mendapatkan film deposisi dengan kemurnian tinggi.

1.2 Pemrosesan menggunakan berkas elektron.

2. Karakteristik dan Aplikasi Pemrosesan Berkas Elektron.

1. Berkas elektron memiliki diameter yang kecil. Berkas elektron dapat difokuskan ke ukuran yang sangat kecil, dengan diameter yang bahkan dapat difokuskan hingga 0,01 μm. Panjang berkas elektron bisa puluhan kali diameternya, sehingga cocok untuk pemesinan lubang dalam dan pemesinan mikrofine.
2. Berkas elektron memiliki densitas energi yang tinggi. Apabila berkas elektron difokuskan pada suatu titik dengan diameter beberapa mikrometer, densitas energi bisa mencapai 10^9 W/cm², cukup untuk melelehkan dan menguapkan bahan apa pun.
3. Efisiensi produksi yang tinggi. Karena kepadatan energi yang tinggi dan efisiensi pemanfaatan energi dari berkas elektron, waktu pemrosesan untuk benda kerja dengan bahan dan ukuran lubang yang berbeda, umumnya hanya beberapa puluh detik, bahkan untuk benda kerja dengan ketebalan sekitar 5 mm.
4. Berbagai macam bahan untuk diproses. Pemrosesan berkas elektron bergantung pada efek termal dan kimia. Kisaran pengaruh termal bisa sangat kecil, dan pemrosesan dilakukan dalam kondisi vakum, memastikan kemurnian kimia yang tinggi di lokasi pemrosesan. Oleh karena itu, sangat cocok untuk memproses berbagai logam keras, rapuh, ulet, dan bahan non-logam, bahan yang peka terhadap panas, logam dan paduan yang dapat teroksidasi, bahan semikonduktor dengan kemurnian tinggi, dll.
5. Deformasi benda kerja minimal. Pemrosesan berkas elektron adalah metode pemesinan non-kontak. Selama pemrosesan, tidak ada gaya pemotongan mekanis yang jelas antara alat dan benda kerja, sehingga menghasilkan tekanan dan deformasi makroskopis yang minimal. Sangat cocok untuk memproses bagian yang mudah berubah bentuk.
6. Otomatisasi yang mudah. Berkas elektron dapat dikontrol dengan cepat dan akurat dari segi intensitas, diameter berkas, dan posisi melalui medan magnet atau listrik, sehingga memungkinkan otomatisasi tingkat tinggi. Sangat cocok untuk memproses lubang melingkar, lubang tidak beraturan, lubang buta, lubang runcing, dan struktur tiga dimensi yang kompleks.

Aplikasi teknologi pemrosesan berkas elektron sangat beragam dan meliputi.

1. Pengelasan berkas elektron: Berkas elektron dapat digunakan untuk pengelasan presisi tinggi berbagai bahan, termasuk logam, paduan, dan bahan yang berbeda. Ini banyak digunakan dalam industri seperti otomotif, kedirgantaraan, dan elektronik.
2. Pengeboran berkas elektron: Berkas elektron dapat mengebor lubang yang presisi pada material, termasuk logam, keramik, dan semikonduktor. Ini digunakan dalam aplikasi seperti nozel injeksi bahan bakar, lubang pendingin pada bilah turbin, dan perangkat mikrofluida.
3. Perlakuan permukaan berkas elektron: Berkas elektron dapat memodifikasi sifat permukaan material, seperti meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, atau ketahanan korosi. Ini digunakan dalam aplikasi seperti pembuatan perkakas dan cetakan, pengerasan permukaan komponen, dan pengendapan lapisan.
4. Manufaktur aditif berkas elektron (EBAM): Berkas elektron dapat digunakan dalam proses manufaktur aditif untuk melelehkan dan memadatkan serbuk logam lapis demi lapis, menciptakan struktur tiga dimensi yang kompleks. EBAM digunakan untuk pembuatan prototipe cepat, produksi komponen yang disesuaikan, dan dalam industri kedirgantaraan dan medis.
5. Litografi berkas elektron: Berkas elektron dapat digunakan dalam litografi nano untuk membuat pola dan struktur pada wafer semikonduktor atau substrat lain dengan presisi tinggi. Ini adalah teknologi utama dalam manufaktur semikonduktor dan penelitian nanoteknologi.
6. Pemesinan berkas elektron: Berkas elektron dapat digunakan untuk pemesinan presisi pada bahan, seperti pemotongan, alur, dan pembentukan. Ini digunakan dalam aplikasi yang memerlukan akurasi tinggi dan detail yang halus, seperti mikroelektronika dan mikro-optik.

Keuntungan:

1. Presisi tinggi: Teknologi pemrosesan sinar berenergi tinggi Microfine dapat mencapai akurasi pemrosesan pada tingkat nanometer, memungkinkan fabrikasi struktur dan fitur yang rumit.
2. Zona kecil yang terpengaruh panas: Sifat terfokus dari sinar berenergi tinggi memungkinkan pemanasan yang terlokalisasi dan difusi termal minimal, mengurangi zona yang terpengaruh panas dan meminimalkan distorsi atau kerusakan material.
3. Keserbagunaan: Pemrosesan sinar energi tinggi mikrofine dapat diterapkan pada berbagai macam bahan, termasuk logam, keramik, semikonduktor, dan polimer.
4. Pemrosesan tanpa kontak: Sifat non-kontak dari pemrosesan sinar energi tinggi meminimalkan keausan alat dan memungkinkan pemrosesan bahan yang halus atau rapuh.
5. Kecepatan pemrosesan tinggi: Sinar berenergi tinggi dapat menghantarkan sejumlah besar energi ke benda kerja dalam waktu singkat, sehingga menghasilkan kecepatan pemrosesan yang cepat dan efisiensi produksi yang tinggi.

Keterbatasan:

1. Kerumitan dan biaya peralatan: Peralatan yang diperlukan untuk pemrosesan sinar energi tinggi mikrofine bisa jadi rumit dan mahal, sehingga kurang dapat diakses untuk operasi skala kecil.
2. Pertimbangan keselamatan: Sinar berenergi tinggi dapat menimbulkan bahaya keselamatan, sehingga memerlukan tindakan keselamatan yang tepat dan lingkungan yang terkendali untuk memastikan keselamatan operator dan peralatan.
3. Kedalaman pemrosesan yang terbatas: Kedalaman pemrosesan dalam pemrosesan sinar energi tinggi mikrofine biasanya terbatas, karena karakteristik penyerapan energi bahan, yang dapat membatasi penerapan pada aplikasi tertentu.
4. Keterbatasan material: Meskipun pemrosesan sinar energi tinggi mikrofine dapat diterapkan pada berbagai macam bahan, namun efektivitas dan kelayakannya dapat bervariasi, tergantung pada sifat dan karakteristik bahan tertentu.

Secara keseluruhan, teknologi pemrosesan berkas energi tinggi mikrofine, seperti pemrosesan berkas elektron, menawarkan metode yang ampuh dan tepat untuk memproduksi dan memproses bahan dengan aplikasi di berbagai industri. Kemampuannya untuk mencapai pemrosesan skala mikro dan skala nano membuka berbagai kemungkinan baru untuk manufaktur tingkat lanjut, miniaturisasi, dan aplikasi presisi tinggi.