针对高洁净的真空环境下终端光学组件内运动机构的润滑问题，采用等离子体浸没离子注入(PIII)技术对复杂形状的零件进行表面改性，通过轴承内外圈表面改性前后的对比实验分析，结果表明，通过对注入元素、剂量和能量的选择，可以大幅度提高材料表面的硬度及耐磨性，并且零件的尺寸精度及表面粗糙度保持性好，充分证明了PIII技术可以在满足颗粒洁净度和有机物洁净度的双重要求条件下，提高运动部件抗摩擦磨损性能，延长微驱动机构的运动精度寿命，是解决终端光学组件中润滑问题的有效途径。

用等离子体浸没离子注入与沉积（PIIID）复合强化新技术在AISI52100轴承钢基体表面成功合成了硬而耐磨的氮化钛薄膜。 膜层表面的化学组成和相结构分别用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）表征； 膜层表面的原子力显微镜（AFM）形貌显示出TiN膜结晶完整， 结构致密均匀。 XRD测试结果表明， TiN在（200）晶面衍射峰最强， 具有择优取向。 Ti（2p）的XPS谱峰泰勒拟合分析揭示出， Ti（2p1/2）峰和Ti2p3/2峰均有双峰出现， 表明氮化物中的Ti至少存在不同的化学状态； N（1s）的XPS谱峰在396.51, 397.22和399.01　eV附近出现了三个分峰， 分别对应于TiNxOy， TiN和N—N键中的氮原子。 结合O（1s）的XPS结果， 证实膜层中除生成有稳定的TiN相外， 还有少量钛的氧化物和未参与反应的单质氮。 整个膜层是由TiN， TiO2， Ti—O—N化合物和少量单质氮组成的复合体系。

利用轴对称PIC模型对轴承滚珠等离子体浸没离子注入(PIII)过程进行了数值模拟,对归一化电势的扩展情况进行了研究。在滚珠批量处理过程中,为了避免相邻滚珠周围鞘层的相互重叠对注入均匀性造成不良影响,对滚珠在靶台上摆放的最小距离进行了数值计算,计算结果表明:在电压为-40kV,氮等离子体密度为4.8×10⁹cm^-3,脉冲宽度为10μs时,滚珠摆放的最小距离应大于34.18cm。分析了滚珠圆周方向注入剂量的分布情况,针对静止滚珠改性处理后剂量分布很不均匀的问题,通过旋转靶台使滚珠注入均匀性明显得到改善。利用朗谬尔探针测量了滚珠周围鞘层扩展的情况测量,模拟结果和实验测量结果相吻合,最大相对误差小于8.4%。