纳米技术要发展，离不开聚焦离子束技术

聚焦离子束技术是近年来发展起来的一项全新的离子束应用技术，它主要是利用高强度、高均匀性的离子束（通常高达数百纳秒）在真空中使固体表面等离子体产生一种等离子体共振效应，从而实现表面等离子体与固体材料间的相互作用。 该方法将固体材料与等离子体结合在一起产生一个非常强的等离子体，并通过一个单独的电场将其转化为高强度、高均匀性和高光强区（1个纳秒到10个纳秒）。

由于这种强相互作用，在很宽的工作区间内可以产生极宽频率范围（几百到几十兆赫兹）和极高的光强值。 因此可以通过使用这种技术在固体材料中产生很高密度、非常均匀且非常强的等离子体束。 由于该方法是采用离子束与固体材料间发生作用，所以具有低能量损耗、对工作物质表面无破坏和易于操作等特点。 聚焦离子束技术是指在真空条件下通过使用等离子体发生器产生超短脉冲（约10 ps），使聚焦离子束成束，然后在该束成束后以较低能量进行分离和放大从而形成等离子体。其原理是利用真空中的气体电离作用将固体样品表面等离子体共振而实现快速分离。 由于激光具有极高的能量输出和超强的聚焦特性，因此在许多应用领域中都可以通过使用高功率激光和高能量密度激光实现高密度、大尺寸、低功耗和快响应等诸多特点。

1技术特点

该方法可以在同一空间内同时产生多个高密度等离子体，并通过不同的方法来控制。 使用高功率激光和高亮度激光进行工作，以获得大范围的工作空间。该方法使用的是等离子体发生器作为一个“放大器”，而不是直接使用离子束进行作用。由于该方法采用低能量和高强度的离子束并将其与材料相互作用，所以在低能量情况下会出现材料表面的损坏以及对工作物质表面造成的破坏。对于固体表面等离子体而言，由于其共振特性，可以在较宽的工作区间内进行重复振动并得到足够强的光。

2基本原理及实验装置

主要包括以下几个部分： ①高压离子源，产生的等离子体气体由高压电极注入； ②高功率脉冲激光源，产生较强等离子体放电； ③高密度聚焦离子束发生器，产生一次离子束脉冲； ④等离子体分离和控制系统。

3实验结果

为了测试所制备的样品，首先将样品在一台真空等离子体发生器中加热，然后在一块玻璃衬底上用一块金属薄片（厚度约为100 nm）覆盖，并使用一台金属刻蚀设备将被覆盖的表面刻蚀。 根据刻蚀所需的时间进行选择后，在样品上刻蚀出一个深度约为200 nm、宽度约为1 nm和深度为50 nm、宽度约为20 nm的凹槽。

在金属沉积过程中会产生一些微小气泡，这些气泡被除去后会导致样品的表面粗糙度增加。 在刻蚀过程结束后通过扫描电子显微镜对样品进行成像，通过对衍射图像的分析来确定所制备样品的实际大小；此外也可以通过测量透射电子显微镜图像中观察到与样品表面形成不同颜色的图案来判断所制备样品的真实尺寸。

4总结与展望

聚焦离子束技术是近年来发展起来的一项全新的离子束应用技术，它具有许多独特优势，如：对固体样品表面无破坏；对固态样品无损伤；工作频率高（几十到几百兆赫兹）；产生的离子束在室温下工作并且能够提供高功率；高密度且均匀的等离子体；对固体样品无损伤；在很宽范围内可调谐（约10~50个兆赫兹），并且可以快速响应。 虽然这项技术还处于发展阶段，但它在许多领域都有潜在应用价值，如：纳米技术、半导体器件制备、生物医学诊断以及材料表面改性等。