[发明专利]制作带图案的金属表面

说明书

在十八世纪后期，一种大型金属材料的质量加速器的设想得到了论证，这种加速器通常称作电磁发射器（EML），用来使两个载流回路之间互相排斥。在今天的基础物理课程中，这种类型的发射器仍然被用来证明电磁排斥现象的存在，现这种发射器用作喷射器出现在上世纪末，它由多级线圈螺线型加速器和多层铁抛射体。但是许多想用这种方法产生大型固体抛射体的喷射器的努力都失败了，这是由于所需大量动力的形成和配电的困难。

已知的另一种加速抛射体的电磁发射器是轨道形喷枪，这种装置由两个平行的带有滑动导体的引导护栏组成，抛射体垂直放置在护栏上，并与护栏相接触，电流从一个护栏经过滑动导体，然后流向第二个护栏，于是产生了一个磁场，该磁场作用在滑动导体上，沿着护栏推动并加速导体的运动。

这种装置需要大量的电流，并且还存在着滑动导体的问题，当金属与金属接触时，是不安全的，还会产生剧烈的电弧。轨道式喷枪的另一种改进是采用等离子体，它取代了滑动的金属接触来推进抛射体，现代轨道式喷枪的研究大都集中在这一领域。

对轨道形喷枪比较近代的改进是同轴等离子体喷枪，十九世纪六十年代初，就有了采用高能电容放电的同轴电极，这种装置通常被用来减少大气压力，用静态的予先充满的气体或“喷团”气体作为工作材料，以产生等离子体。如在电容器组合中，能量能穿过电极 连通在一起，使气体击穿，从而形成高度离子化的等离子体。该等离子体在劳伦茨力的作用下沿着喷枪加速。这种电磁等离子体加速器在十九世纪六十年代得到了深入细致的研究，它有两种主要的应用：推进器和核聚变。这项工作的目标是有效地产生高速度的脉冲等离子体。予先充满气体的系统导致密集的等离子体聚焦，这可以应用在核聚变中。喷出气体的系统能够直接产生一种等离子体的射弹，这可以应用在空间推进器上。除此之外，还进行了扩大其应用领域的研究，如用于大功率的开闭器和X射线、离子及电子的发生器。

A.Feugeas等人在《应用物理》杂志的1988年9月第64（5）卷，第2648页上发表了题为“用同轴等离子体喷枪在A1S1（美国钢铁学会）304号不锈钢注入氮”的文章，该文描述了这样一种用作离子注入器的同轴等离子体喷枪，结果表明经过注入的不锈钢比未经处理的材料具有更好的耐磨特性。

M.Sokolowski在《晶体生长》杂志的1979年的第46卷第136页上发表了题为“用往复脉冲等离子体晶化法使纤维锌矿型的一氮化硼沉积”的文章，该文描述了一种使用同轴等离子体发生器使一氨化硼的薄层晶化的科学研究。

在某些时候，离子注入技术被用来改进多种材料的表面特性，这些材料如金属、聚合物和涂料。已有报道说，使用这种高能离子束能够改进粘合性，产生晶体结构，提高耐磨性或抗擦伤性，使聚合物导电，提高光透射性等等。离子注入不是通过融化基层的半结晶聚合物来改进粘合性的，离子注入不融化就可以使聚合物交联或分解。

其它表面改进工艺是众所周知的，例如电子束、电晕和等离子体处理，这些技术被用来增加涂料对表面及易腐蚀材料的粘合性，改变表面的化学特性。这些方法以及离子注入要既是连续的，又是长脉冲的持续过程，它们的低能通量导致了低热转换，因此，它们不适于进行象本发明的实施例所描述的那种表面改良。大多数这种处理方法都是相当粗糙的方式作用于聚合物的表面，如果进行任何温度特性的改进都必须作用于聚合物的整体，而不是只作用于表面。本发明的方法优于上述早期的表面特性改良的方法，由于它的脉冲持续时间短，积分通量大、强度高，这些使得本发明的方法只对材料表面很薄的一层进行处理，而不影响材料整体的物理或化学特性。

美国专利第4822451（Ouderkirk等人）介绍了一种在上述聚合物内部对半结晶聚合物进行表面改性的方法，该方法能够通过高能脉冲如：准分子激光器辐射的方法，来予先确定其表面涂层的准非晶体的数量。这种方法主要告诉我们单独的能量转换（最大的粒子质量是由电子束辐射）。

J.Gyulai和I.Krafcsik在《物理研究中的核仪器和核方法的B37/38（1989年）第275～279页上发表了题为“脉冲离子注入的比较状况”的文章，该文描述了一种将脉冲离子对材料的涂布和退火的实验研究。金属、陶瓷和有机物是脉冲离子的对象。通常至少要用一千次脉冲，基本的研究都使用硼离子。尽管通常描述的都是在有机物的表面，但最初的工作都是在金属和半导体的表面上进行的。