CN109887817A - 一种静电多通路的束流偏转装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种静电多通路的束流偏转装置，涉及带电粒子束流输运技术领域，包括真空室，用于为带电粒子束流的传输提供真空环境；偏转电极，均匀分布于所述真空室的内部，用于产生相应的偏转电场以改变所述带电粒子束流的偏转角度；修正电极，设置于两所述偏转电极之间，用于调整所述偏转电极产生的相应的边缘电场以保证所述带电粒子束流进入所述偏转电场的有效区域。本发明结构简洁、体积小巧、操作简单，偏转能量强。偏转电极采用圆柱形结构且均匀分布，对称性好，有效提升机械加工精度和使用安装精度，从而有效提高本发明的静电多通路的束流偏转装置的精度。
Description
技术领域
本发明涉及带电粒子束流输运技术领域，尤其涉及一种静电多通路的束流偏转装置。
背景技术
静电偏转是用于在例如阴极射线管、光刻机器、扫描电子显微镜及一些其他分析仪器中的表面上扫描电子束。一般通过在电子束穿过的一对电极上施加电压差来获得静电偏转。静电束流偏转器是带电粒子束输运系统中最常用的束流光学部件之一，其作用是将轴向注入的束流偏转一定角度后进入加速器的中心平面。静电束流偏转器作为注入元件对束流得中和光学性质影响极大。在需要进行小角度偏转时，常用双极式结构，包括平行直板式、倾斜式、倾斜弯板式等；在需要进行大角度偏转时，常用同轴圆柱面或同心球面结构。
采用静电偏转实现多通路束流偏转时，通常既要考虑束流的小角度偏转，又要考虑束流的大角度偏转。把不同结构的偏转电极整合在一起，既要考虑安装的方便，又要考虑偏转电极的耐压，使得现有的偏转器具有非常复杂的结构，且体积庞大，给机械加工过程和使用过程带来极大的不便。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种静电多通路的束流偏转装置，具体包括：
真空室，用于为带电粒子束流的传输提供真空环境；
偏转电极，均匀分布于所述真空室的内部，用于产生相应的偏转电场以改变所述带电粒子束流的偏转角度；
修正电极，设置于两所述偏转电极之间，用于调整所述偏转电极产生的相应的边缘电场以保证所述带电粒子束流进入所述偏转电场的有效区域。
优选的，述真空室和所述修正电极为地电位。
优选的，所述偏转电极为圆柱形电极。
优选的，施加于所述偏转电极的电压大小以及所述偏转电极的极性根据所述带电粒子束流的束流能量、粒子电荷数以及拟偏转角度进行设定。
优选的，所述偏转电极为四个，以实现所述带电粒子束流的所述偏转角度为90度。
优选的，所述偏转电极为六个，以实现所述带电粒子束流的所述偏转角度为60度。
优选的，所述偏转电极为八个，以实现所述带电粒子束流的所述偏转角度为45度和/或90度。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
1)结构简洁、体积小巧、操作简单，偏转能量强。
2)偏转电极采用圆柱形结构且均匀分布，对称性好，有效提升机械加工精度和使用安装精度，从而有效提高本发明的静电多通路的束流偏转装置的精度。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，一种静电多通路的束流偏转装置的工作原理示意图；
图2为本发明的较佳的实施例中，偏转电极和修正电极的剖面示意图；
图3为本发明的较佳的实施例中，偏转电场的电场等位线的分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种静电多通路的束流偏转装置，如图1所示，具有八个偏转电极1，能够实现带电粒子束流发生45度和/或90度的偏转；
上述静电多通路的束流偏转装置具体包括：
真空室3，用于为带电粒子束流的传输提供真空环境；
偏转电极1，均匀分布于真空室3的内部，用于产生相应的偏转电场以改变带电粒子束流的偏转角度；
修正电极2，设置于两偏转电极1之间，用于调整偏转电极1产生的相应的边缘电场以保证带电粒子束流进入偏转电场的有效区域。
具体地，本实施例中，上述真空室3具备束流入口法兰和束流出口法兰，当带电粒子束流经过真空室3的束流入口法兰进入上述的束流偏转装置后，在均匀分布于真空室3内部的偏转电极1所产生的偏转电场的作用下其运动轨迹偏转一定角度后，经由束流出口法兰离开上述的束流偏转装置，同时在两偏转电极1之间设置修正电极2，通过修正电极2微调偏转电极1产生的偏转电场的边缘电场，保证带电粒子束流顺利进入偏转电场的有效区间。进一步地，通过改变向偏转电极1施加的电压大小以及偏转电极1的极性，可以改变带电粒子束流的偏转角度以实现带电粒子束流在不同角度上的偏转。
本实施例中，如图2所示，上述的束流偏转装置的偏转电极1安装在一底座6上，并引出一电极引线4为偏转电极1提供电压，在偏转电极1与真空室3之间设置一绝缘件5以使得偏转电极1与真空室3之间为绝缘状态，同时该绝缘件5也作为偏转电极1的支撑件。
进一步地，本实施例中，如图1所示，上述的束流偏转装置具有八个偏转电极1，分别为偏转电极e1、偏转电极e2、偏转电极e3、偏转电极e4、偏转电极e5、偏转电极e6、偏转电极e7和偏转电极e8，能够实现带电粒子束流的偏转角度为45度和/或90度。其中，向偏转电极e1和偏转电极e2施加一负电压，同时向偏转电极e3、偏转电极e4、偏转电极e5、偏转电极e6、偏转电极e7和偏转电极e8施加一相应的正电压，则如图3所示，可以看出各偏转电极1所产生的偏转电场的电场等位线的分布，该电场等位线的分布可以使带正电荷的带电粒子束流产生90度的偏转，即按照如图1所示的束流轨迹7进行偏转。
本发明的较佳的实施例中，真空室3和修正电极2为地电位。
本发明的较佳的实施例中，偏转电极1为圆柱形电极。
具体地，本实施例中，偏转电场采用上述的均匀分布的圆柱形的偏转电极1产生多极电场，该多级电场具有垂直于带电粒子束流传输方向的电场分量，该电场分量对带电粒子束流产生偏转作用。进一步地，偏转电极1采用圆柱形结构，其对称性好，容易实现很高的加工精度；且偏转电极1为均匀分布，容易实现高精度的安装，进而有利于提高本发明的束流偏转装置的精度。
本发明的较佳的实施例中，施加于偏转电极1的电压大小以及偏转电极的极性根据带电粒子束流的束流能量、粒子电荷数以及拟偏转角度进行设定。
具体地，本实施例中，针对不同条件的带电粒子束流，选择偏转角度时，仅需改变上述的施加于偏转电极1的电压大小以及偏转电极1的极性即可。通过改变施加于偏转电极1的电压大小以及偏转电极1的极性，既能实现带电粒子束流的小角度偏转，也能实现带电粒子束流的大角度偏转，以达到带电粒子束流的传输过程中对多路偏转的技术要求。
本发明的较佳的实施例中，偏转电极1为四个，以实现带电粒子束流的偏转角度为90度。
本发明的较佳的实施例中，偏转电极1为六个，以实现带电粒子束流的偏转角度为60度。
本发明的较佳的实施例中，偏转电极1为八个，以实现带电粒子束流的偏转角度为45度和/或90度。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种静电多通路的束流偏转装置，其特征在于，具体包括：
真空室，用于为带电粒子束流的传输提供真空环境；
偏转电极，均匀分布于所述真空室的内部，用于产生相应的偏转电场以改变所述带电粒子束流的偏转角度；
修正电极，设置于两所述偏转电极之间，用于调整所述偏转电极产生的相应的边缘电场以保证所述带电粒子束流进入所述偏转电场的有效区域。
2.根据权利要求1所述的束流偏转装置，其特征在于，所述真空室和所述修正电极为地电位。
3.根据权利要求1所述的束流偏转装置，其特征在于，所述偏转电极为圆柱形电极。
4.根据权利要求1所述的束流偏转装置，其特征在于，施加于所述偏转电极的电压大小以及所述偏转电极的极性根据所述带电粒子束流的束流能量、粒子电荷数以及拟偏转角度进行设定。
5.根据权利要求1所述的束流偏转装置，其特征在于，所述偏转电极为四个，以实现所述带电粒子束流的所述偏转角度为90度。
6.根据权利要求1所述的束流偏转装置，其特征在于，所述偏转电极为六个，以实现所述带电粒子束流的所述偏转角度为60度。
7.根据权利要求1所述的束流偏转装置，其特征在于，所述偏转电极为八个，以实现所述带电粒子束流的所述偏转角度为45度和/或90度。
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