CN102435128A - 设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种测量装置。设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，包括辅助偏转系统、法拉第筒、与法拉第筒连接的电流测量系统，辅助偏转系统与法拉第筒之间设有辅助法拉第筒，辅助法拉第筒上设有竖直的通孔，通孔将辅助法拉第筒分割成左右两部分，左右两部分的辅助法拉第筒分别连接电流测量系统。通孔的底部设有一朝向通孔顶部的截头圆锥形拦截筒，拦截筒中空，拦截筒上窄下宽。由于采用上述技术方案，本发明的测量装置和测量方法可以有效减少刀口散射产生的测量误差，且实施简单方便。

Description

设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种测量装置及其测量方法。

背景技术

在大量电子束相关的应用中，电子束聚焦束斑的尺寸对系统的性能有着重要影响。因此准确测量电子束束斑尺寸是十分必要的。目前低能电子束束斑尺寸的测量主要通过荧光屏、细缝、探丝、刀口等直接测量方式。在微米级束斑测量中，荧光屏法因为存在“晕光效应”等不足，不易应用；而双刀口法是最为广泛应用的一种直接测量方式，并被广泛应用在亚微米级束斑的测量中。

双刀口法实施方式如图1所示，其中辅助偏转系统1、刀口2、待测电子束3、法拉第筒4、电流测量系统5。辅助偏转系统1控制待测电子束3匀速扫过刀口2，电流测量系统5测量法拉第筒4收集的电流。上述设计方法，存在刀口散射产生的测量误差、提高了实施难度等问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，解决以上技术问题。

本发明的另一目的在于，提供一种设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量方法，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，包括一辅助偏转系统、一法拉第筒、一与所述法拉第筒连接的电流测量系统，其特征在于，所述辅助偏转系统与所述法拉第筒之间设有一辅助法拉第筒，所述辅助法拉第筒上设有一竖直的通孔，所述通孔将所述辅助法拉第筒分割成左右两部分，左右两部分的所述辅助法拉第筒分别连接所述电流测量系统；

所述通孔的底部设有一朝向所述通孔顶部的截头圆锥形拦截筒，所述拦截筒中空，所述拦截筒上窄下宽。

本发明采用辅助法拉第筒代替了原有的双刀口法测量中的刀口，与双刀口法比较，由于拦截筒为截头圆锥形，因此本发明可以有效减少刀口散射产生的测量误差，且实施简单方便。

所述拦截筒的中线与所述法拉第筒的入口中线重合。以便更好的把电子束均匀的拦截入法拉第筒中。

所述拦截筒的顶部不高于所述辅助法拉第筒的顶部。以便电子束首先进入通孔，然后穿过拦截筒。

所述通孔顶部的直径大于所述拦截筒顶部的直径。以便电子束射入通孔后，通过拦截筒进行均匀拦截，进入下方的法拉第筒中。

所述通孔的顶部设有一圈倾斜的挡板，所述挡板设置在所述辅助法拉第筒内，且所述挡板的倾斜度与所述拦截筒的横截面的底角相等。设置挡板后以便进一步减少散射，减少测量误差。

设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)使用辅助偏转系统控制电子束均匀扫过辅助法拉第筒的拦截筒、法拉第筒的入口，电流测量系统分别记录辅助法拉第筒和法拉第筒上的电流；

2)电流测量系统测得辅助法拉第筒的电流波形，并对电流波形进行一次微分，确定脉宽时间Δt；

3)电流测量系统测得法拉第筒的电流波形，确定相对尺寸比例T；

4)辅助法拉第筒上的拦截筒顶部的直径为宽度W；

5)计算束斑尺寸B： $B=W\×\frac{\mathrm{\Δt}}{T}.$

有益效果：由于采用上述技术方案，本发明的测量装置和测量方法可以有效减少刀口散射产生的测量误差，且实施简单方便。

附图说明

图1为现有的双刀口法测量装置的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为辅助法拉第筒的结构示意图；

图4为电流测量系统测得的电流波形示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图2、图3，设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，包括一辅助偏转系统1、一法拉第筒4、一与法拉第筒4连接的电流测量系统5，辅助偏转系统1与法拉第筒4之间设有一辅助法拉第筒6，辅助法拉第筒6上设有一竖直的通孔，通孔将辅助法拉第筒6分割成左右两部分，左右两部分的辅助法拉第筒6分别连接电流测量系统5。通孔的底部设有一朝向通孔顶部的截头圆锥形拦截筒61，拦截筒61中空，拦截筒61上窄下宽。本发明采用辅助法拉第筒代替了原有的双刀口法测量中的刀口，与双刀口法比较，由于拦截筒61为截头圆锥形，因此本发明可以有效减少刀口散射产生的测量误差，且实施简单方便。

拦截筒61的中线与法拉第筒4的入口中线重合。以便更好的把电子束均匀的拦截入法拉第筒中。

参照图3，拦截筒61的顶部不高于所辅助法拉第筒6的顶部。以便电子束首先进入通孔，然后穿过拦截筒61。

通孔顶部的直径大于拦截筒61顶部的直径。以便电子束射入通孔后，通过拦截筒61进行均匀拦截，进入下方的法拉第筒中。

通孔的顶部设有一圈倾斜的挡板62，挡板62设置在辅助法拉第筒6内，且挡板62的倾斜度与拦截筒61的横截面的底角相等。设置挡板62后以便进一步减少散射，减少测量误差。

设有双法拉第筒4的电子束束斑尺寸测量方法，包括如下步骤：

1)使用辅助偏转系统1控制电子束均匀扫过辅助法拉第筒6的拦截筒61、法拉第筒4的入口，电流测量系统5分别记录辅助法拉第筒6和法拉第筒4上的电流。

2)电流测量系统5测得辅助法拉第筒6的电流波形，并对电流波形进行一次微分，确定脉宽时间Δt。

3)电流测量系统5测得法拉第筒4的电流波形，确定相对尺寸比例T。

4)辅助法拉第筒6上的拦截筒61顶部的直径为宽度W。

5)计算束斑尺寸B： $B=W\×\frac{\mathrm{\Δt}}{T}.$

参照图4，最上方的电流波形图为电流测量系统5测得的法拉第筒4的电流波形。法拉第筒4的电流波形下方分别为电流测量系统5测得的辅助法拉第筒6的左右两部分的电流波形。对左右两部分的电流波形进行一次微分后，得到下方的两个微分后的电流波形。电流波形的脉宽时间均为Δt。法拉第筒4的电流波形的时间即为T。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，包括一辅助偏转系统、一法拉第筒、一与所述法拉第筒连接的电流测量系统，其特征在于，所述辅助偏转系统与所述法拉第筒之间设有一辅助法拉第筒，所述辅助法拉第筒上设有一竖直的通孔，所述通孔将所述辅助法拉第筒分割成左右两部分，左右两部分的所述辅助法拉第筒分别连接所述电流测量系统；

所述通孔的底部设有一朝向所述通孔顶部的截头圆锥形拦截筒，所述拦截筒中空，所述拦截筒上窄下宽。

2.根据权利要求1所述的设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，其特征在于：所述拦截筒的中线与所述法拉第筒的入口中线重合。

3.根据权利要求1或2所述的设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，其特征在于：所述拦截筒的顶部不高于所述辅助法拉第筒的顶部。

4.根据权利要求3所述的设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，其特征在于：所述通孔顶部的直径大于所述拦截筒顶部的直径。

5.根据权利要求4所述的设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量装置，其特征在于：所述通孔的顶部设有一圈倾斜的挡板，所述挡板设置在所述辅助法拉第筒内，且所述挡板的倾斜度与所述拦截筒的横截面的底角相等。

6.设有双法拉第筒的电子束束斑尺寸测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)使用辅助偏转系统控制电子束均匀扫过辅助法拉第筒的拦截筒、法拉第筒的入口，电流测量系统分别记录辅助法拉第筒和法拉第筒上的电流；

2)电流测量系统测得辅助法拉第筒的电流波形，并对电流波形进行一次微分，确定脉宽时间Δt；

3)电流测量系统测得法拉第筒的电流波形，确定相对尺寸比例T；

4)辅助法拉第筒上的拦截筒顶部的直径为宽度W；

5)计算束斑尺寸B： $B=W\×\frac{\mathrm{\Δt}}{T}.$

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