① 離子摻雜與離子束改性
從20世紀(jì)60年代開始，人們將一定量的硼、磷或其他元素的離子注入到半導(dǎo)體材料中，形成摻雜。摻雜的深度可用改變離子的能量來控制;摻雜的濃度可通過積分離子流強(qiáng)度來控制。離子注入方法的重復(fù)性、可靠性比擴(kuò)散法好。離子注入摻雜在半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)中已成為重要環(huán)節(jié)，用離子注入法取代舊的擴(kuò)散等工藝在有些器件中已成為必然趨勢。
離子注入在金屬材料的改性中獲得的結(jié)果十分引人注目。在常用金屬的離子注入改性中，可以提高金屬的硬度、抗腐蝕性能和抗疲勞強(qiáng)度，降低金屬的磨損率。某些絕緣材料如陶器、玻璃、有機(jī)材料經(jīng)離子束照射以后，性質(zhì)發(fā)生重要的變化，獲得新的用途。
離子束照射和摻雜的過程是非熱平衡過程，因此用這種方法可以獲得用一般冶金和化工方法無法得到的新材料。能量較低(50~400keV)的專門用于離子注入的小型加速器"離子注入機(jī)"，已成為一種專門設(shè)備，體積相當(dāng)于一臺(tái)電子顯微鏡或高壓示波器，使用維護(hù)都很方便。在類金剛石材料、高溫超導(dǎo)材料、磁性材料、感光材料等的研究中，已廣泛應(yīng)用離子束，一門新興的冶金學(xué)──"離子注入冶金學(xué)"正在形成。
② 離子束分析
具有一定能量的離子與物質(zhì)相互作用會(huì)使其發(fā)射電子、光子、X 射線等，還可能發(fā)生彈性散射、非彈性散射以及核反應(yīng)，產(chǎn)生反彈離子、反沖核、γ 射線、氫核、氚核、 粒子等核反應(yīng)產(chǎn)物，可以提供有關(guān)該物質(zhì)的組分、結(jié)構(gòu)和狀態(tài)等信息。利用這些信息來分析樣品統(tǒng)稱離子束分析。在離子束分析方法中，比較成熟的有背散射分析X射線熒光分析、核反應(yīng)分析和溝道效應(yīng)(見溝道效應(yīng)和阻塞效應(yīng))與其他分析相結(jié)合的分析方法等。此外，利用低能離子束還可作表面成分分析,如離子散射譜(ZSS)、次級離子質(zhì)譜(SZMS)等。超靈敏質(zhì)譜(加速器質(zhì)譜)、帶電粒子活化分析、離子激發(fā)光譜、離子激發(fā)俄歇電子譜等正在發(fā)展中。用于離子束分析的MV級加速器已有專門的商業(yè)化設(shè)備。
