CN112509898B - 一种电子束加工设备扫描系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子束加工设备扫描系统，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组。本发明在扫描装置的绕组回路中串入阻抗平衡网络电路，能够降低甲乙类功率放大电路的低频功耗，拓展磁扫描装置工作频宽。

Description

一种电子束加工设备扫描系统
技术领域
本发明属于电子束加工设备技术领域，更具体的说是涉及一种电子束加工设备扫描系统。
背景技术
在电子束焊接、电子束打孔、电子束粉末床增材制造等电子束加工设备中，扫描系统是控制电子束斑点在加工平面移动重要手段，要求移动位置精确、移动速度范围大、移动轨迹可编程。
扫描系统多采用磁扫描装置，从电路角度看磁扫描装置绕组属于感性负载，而磁扫描装置的励磁电流放大电路采用甲乙类功率放大电路结构。感性负载在直流或低频时工作电压很低，随着工作频率升高需要的工作电压几乎成比例升高。甲乙类功率放大电路的直流供电电压的高低限制了扫描装置相应的快慢，即直流供电电压越高扫描装置的工作频率上限越高，反之亦然。扫描装置的实际工作电流频率是随机的，如果直流供电电源电压较高，在低频工作时，甲乙类功率放大电路功耗较大及发热严重，由此磁扫描装置工作频宽受驱动电路功耗制约。
因此，如何提供一种电子束加工设备扫描系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电子束加工设备扫描系统，在扫描装置的绕组回路中串入阻抗平衡网络电路，能够降低甲乙类功率放大电路的低频功耗，拓展磁扫描装置工作频宽。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电子束加工设备扫描系统，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组。
优选的，所述驱动电源包括R相放大电路、T相放大电路、直流供电电源 E1、直流供电电源E2、直流供电电源E3、直流供电电源E4、辅助电源+V和辅助电源-V，其中，R相放大电路由直流供电电源E1和直流供电电源E2供电，直流供电电源E1的负极和直流供电电源E2的正极相连并接扫描装置R相绕组的第二端；T相放大电路由直流供电电源E3和直流供电电源E4供电，直流供电电源E3的负极和直流供电电源E4的正极相连并接扫描装置T相绕组的第二端；R相放大电路和T相放大电路共用辅助电源+V和辅助电源-V，辅助电源+V 的负极和辅助电源-V的正极相连，并作为R相放大电路和T相放大电路的公共端。
优选的，所述R相放大电路和所述T相放大电路结构相同；所述R相放大电路包括功率三极管T1、功率三极管T2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，其中，功率三极管T1的c极接直流供电电源E1 的正极，功率三极管T2的c极接直流供电电源E2的负极，功率三极管T1的e 极与功率三极管T2的e极相接作为R相放大电路的输出端并接公共端，电阻 R1的第一端接辅助电源+V的正极，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端相接并与功率三极管T1的b极相连，电阻R2的第二端与二极管D1的A极相接，二极管D1的K极与二极管D2的A极相接并作为R相放大电路的输入端，二极管D2的K极与电阻R3的第一端相接，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端相接并与功率三极管T2的b极相连，电阻R4的第二端接辅助电源-V的负极。
优选的，所述阻抗平衡网络包括R相阻抗平衡网络和T相阻抗平衡网络， R相阻抗平衡网络的输入端接R相放大电路的输出端，R相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置R相绕组的第一端；T相阻抗平衡网络的输入端接T相放大电路的输出端，T相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置T相绕组的第一端。
优选的，T相阻抗平衡网络的结构与参数均与R相阻抗平衡网络相同；R 相阻抗平衡网络分为三种不同的结构：①R相并联式阻抗平衡网络；②R相串联式阻抗平衡网络；③R相复合式阻抗平衡网络。
优选的，R相并联式阻抗平衡网络的结构为：
由n+1条支路并联组成，其中n为自然数；第一支路由电阻Rp1与电容Cp1串联构成，第一支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000031
第二支路由电阻Rp2与电容Cp2串联构成，第二支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000032
第n支路由电阻Rpn与电容Cpn串联构成，第n支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000033
第n+1支路为电阻Rp0，第n+1 支路等效阻抗Zpn+1＝Rp0；R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zp，其中
Figure GDA0003108128150000034
R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rp＝Rp0；R 相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zp+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rp+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置 R相绕组的等效电感和等效电阻。
优选的，R相串联式阻抗平衡网络的结构为：
由m个并联单元串联组成，其中m为自然数，第一单元由电阻Rs1与电容Cs1并联构成，第一单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000041
第二单元由电阻Rs2与电容Cs2并联构成，第二单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000042
第m单元由电阻Rsm与电容Csm并联构成，第m单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000043
R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zs＝Zs1+Zs2+…+Zsm，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻 Rs＝Rs1+Rs2+…+Rsm；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zs+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rs+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、 Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。
优选的，R相复合式阻抗平衡网络的结构为：
由n+1条支路并联组成并联式阻抗平衡网络，由m条支路串联组成串联式阻抗平衡网络，所述并联式阻抗平衡网络和所述串联式阻抗平衡网络串联成复合式阻抗平衡网络，其中，n和m均为自然数；R相阻抗平衡网络的等效阻抗 Zps＝Zp+Zs，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rps＝Rp+Rs；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zps+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rps+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。 Zp 为所述并联式阻抗平衡网络的等效阻抗， Zs 为所述串联式阻抗平衡网络的等效阻抗， Rp 为所述并联式阻抗平衡网络的直流等效电阻， Rs 为所述串联式阻抗平衡网络的直流等效电阻 。
优选的，根据
Figure GDA0003108128150000044
确定R相放大电路的直流供电电源E1和直流供电电源E2的幅值，其中，irm最大工作电流，ωm为R相电流ir的最大角频率，ΔVm为功率三极管T1和功率三极管T2最小管压降；根据
Figure GDA0003108128150000051
得出R相驱动电源的直流等效电阻RR；
通过仿真选定阻抗平衡网络的参数，使得R相驱动电源的负载等效阻抗的绝对值随R相电流ir的频率f变化不大，即|ZR|≈RR。
优选的，扫描装置为两相绕组和导磁框架组成的轴对称装置，安装在电子枪的电子束出口端，电子束从扫描装置的中轴通过，扫描装置的R相绕组和T 相绕组结构参数相同，轴线对称分布，R相绕组和T相绕组的励磁电流ir和it产生的磁场控制电子束在扫描装置径向平面上偏移。
本发明的有益效果在于：
本发明在扫描装置的绕组回路中串入阻抗平衡网络，通过调整阻抗平衡网络参数，消除或降低频率对扫描装置绕组回路等效阻抗绝对值的影响，高频时阻抗平衡网络的压降甚小，低频时阻抗平衡网络的压降较大，增加两相放大电路的直流供电电压来提高扫描装置的工作频率，但直流供电电压提高并未增加两相放大电路中的功率三极管的损耗，有利于实现电子束加工设备高性能大幅值宽频扫描。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的电子束加工设备扫描系统的结构示意图；
图2为图1中驱动电源电路图；
图3为R相的驱动电源的负载阻抗值与频率关系图；
图4为R相并联式阻抗平衡网络的电路图；
图5为R相串联式阻抗平衡网络的电路图；
图6为R相复合式阻抗平衡网络的电路图。
其中，图中：
1-中央控制器；2-驱动电源；3-阻抗平衡网络；31-R相并联式阻抗平衡网络； 32-R相串联式阻抗平衡网络；33-R相复合式阻抗平衡网络；4-扫描装置；41- 扫描装置的R相绕组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1-2，本发明提供了一种电子束加工设备扫描系统，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组回路。中央控制器通过软件控制产生两相同步控制电压信号ur和ut，电压信号ur和ut分别送入驱动电源的两路甲乙类功率放大电路的输入端。由控制电压信号ur和ut控制电子束斑点的移动轨迹。驱动电源分别将控制电压信号ur和ut线性放大，输出两相电流ir和it输入阻抗平衡网络，其中R相电流 ir正比于控制电压信号ur，T相电流it正比于控制电压信号ut。
所述驱动电源包括R相放大电路、T相放大电路、直流供电电源E1、直流供电电源E2、直流供电电源E3、直流供电电源E4、辅助电源+V和辅助电源-V，其中，R相放大电路由直流供电电源E1和直流供电电源E2供电，直流供电电源E1的负极和直流供电电源E2的正极相连并接扫描装置R相绕组的第二端； T相放大电路由直流供电电源E3和直流供电电源E4供电，直流供电电源E3的负极和直流供电电源E4的正极相连并接扫描装置T相绕组的第二端；R相放大电路和T相放大电路共用辅助电源+V和辅助电源-V，辅助电源+V的负极和辅助电源-V的正极相连，并作为R相放大电路和T相放大电路的公共端。
所述R相放大电路和所述T相放大电路结构相同；所述R相放大电路包括功率三极管T1、功率三极管T2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，其中，功率三极管T1的c极接直流供电电源E1的正极，功率三极管T2的c极接直流供电电源E2的负极，功率三极管T1的e极与功率三极管T2的e极相接作为R相放大电路的输出端并接公共端，电阻R1的第一端接辅助电源+V的正极，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端相接并与功率三极管T1的b极相连，电阻R2的第二端与二极管D1的A极相接，二极管D1 的K极与二极管D2的A极相接并作为R相放大电路的输入端，二极管D2的K 极与电阻R3的第一端相接，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端相接并与功率三极管T2的b极相连，电阻R4的第二端接辅助电源-V的负极。
所述阻抗平衡网络包括R相阻抗平衡网络和T相阻抗平衡网络，R相阻抗平衡网络的输入端接R相放大电路的输出端，R相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置R相绕组的第一端；T相阻抗平衡网络的输入端接T相放大电路的输出端，T相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置T相绕组的第一端。
T相阻抗平衡网络的结构与参数均与R相阻抗平衡网络相同；R相阻抗平衡网络分为三种不同的结构：①R相并联式阻抗平衡网络；②R相串联式阻抗平衡网络；③R相复合式阻抗平衡网络。
R相并联式阻抗平衡网络的结构为：由n+1条支路并联组成，其中n为自然数；第一支路由电阻Rp1与电容Cp1串联构成，第一支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000081
第二支路由电阻Rp2与电容Cp2串联构成，第二支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000082
第n支路由电阻Rpn与电容Cpn串联构成，第n支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000083
第n+1支路为电阻Rp0，第n+1支路等效阻抗Zpn+1＝Rp0； R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zp，其中
Figure GDA0003108128150000084
R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rp＝Rp0；R相驱动电源的负载等效阻抗 ZR＝Zp+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rp+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。
R相串联式阻抗平衡网络的结构为：由m个并联单元串联组成，其中m为自然数，第一单元由电阻Rs1与电容Cs1并联构成，第一单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000085
第二单元由电阻Rs2与电容Cs2并联构成，第二单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000086
第m单元由电阻Rsm与电容Csm并联构成，第m单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000087
R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zs＝Zs1+Zs2+…+Zsm，R 相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rs＝Rs1+Rs2+…+Rsm；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zs+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rs+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。
R相复合式阻抗平衡网络的结构为：由n+1条支路并联组成并联式阻抗平衡网络，由m条支路串联组成串联式阻抗平衡网络，所述并联式阻抗平衡网络和所述串联式阻抗平衡网络串联成复合式阻抗平衡网络，其中，n和m均为自然数；R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zps＝Zp+Zs，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rps＝Rp+Rs；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zps+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rps+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、 Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。
本发明根据
Figure GDA0003108128150000091
确定R相放大电路的直流供电电源E1和直流供电电源E2的幅值，其中，irm最大工作电流，ωm为R相电流ir的最大角频率，ΔVm为功率三极管T1和功率三极管T2最小管压降；根据
Figure GDA0003108128150000092
得出R相驱动电源的直流等效电阻RR；
通过仿真选定阻抗平衡网络的参数，使得R相驱动电源的负载等效阻抗的绝对值随R相电流ir的频率f变化不大，即|ZR|≈RR。
扫描装置为两相绕组和导磁框架组成的轴对称装置，安装在电子枪的电子束出口端，电子束从扫描装置的中轴通过，扫描装置的R相绕组和T相绕组结构参数相同，轴线对称分布，R相绕组和T相绕组的励磁电流ir和it产生的磁场控制电子束在扫描装置径向平面上偏移。
本发明在扫描装置的绕组回路中串入阻抗平衡网络，通过调整阻抗平衡网络参数，消除或降低频率对扫描装置绕组回路等效阻抗绝对值的影响，高频时阻抗平衡网络的压降甚小，低频时阻抗平衡网络的压降较大，增加两相放大电路的直流供电电压来提高扫描装置的工作频率，但直流供电电压提高并未增加两相放大电路中的功率三极管的损耗，有利实现电子束加工设备高性能大幅值宽频扫描。
参见图1，电子束加工设备扫描系统的结构示意图，其中扫描装置R相绕组等效电感为0.35mH、等效电阻为4.2Ω，要求最高工作频率fm＝20kHz、最大工作电流irm＝2A，R相绕组最大等效阻抗
Figure GDA0003108128150000101
选取R 相放大电路直流供电E1＝E2＝100V、最小管压降ΔVm＝8V，适当选取R相阻抗平衡网络电路参数，使得R相驱动电源的负载阻抗值与频率关系如图3所示。T 相的驱动电源、阻抗平衡网络、绕组分别与R相的驱动电源、阻抗平衡网络、绕组具有对称的结构及相同的电路参数。
实施例1：
阻抗平衡网络采用R相并联式阻抗平衡网络结构，如图4所示，R相并联式阻抗平衡网络电路由5条支路并联组成，其中第一支路由电阻Rp1与电容Cp1串联构成，第一支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000102
第二支路由电阻Rp2与电容Cp2串联构成，第二支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000103
第三支路由电阻Rp3与电容Cp3串联构成，第三支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000104
第四单元由电阻Rp4与电容Cp4串联构成，第四单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000105
第五支路为电阻Rp0，第五支路等效阻抗Zp5＝Rp0；R相阻抗平衡网络的等效阻抗为Zp，其中
Figure GDA0003108128150000106
R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rp＝Rp0；R 相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zp+jωLr+Rr，R相驱动电源的负载直流等效电阻RR＝Rp+Rr。
R相驱动电源的负载直流等效电阻
Figure GDA0003108128150000107
则 Rp0＝RR-Rr＝40.8Ω，选取Rp0＝40Ω。
通过仿真选定并联式阻抗平衡网络的参数，见表1，表1为R相并联式阻抗平衡网络电路元件参数。
Figure GDA0003108128150000111
表1
R相驱动电源的负载等效阻抗|ZR|与频率关系，见表2。
Figure GDA0003108128150000112
表2
T相并联式阻抗平衡网络电路与R相并联式阻抗平衡网络电路的结构及参数都相同。
实施例2：
阻抗平衡网络采用R相串联式阻抗平衡网络结构，如图5所示，R相串联式阻抗平衡网络电路由4个并联单元串联组成，其中第一单元由电阻Rs1与电容 Cs1并联构成，第一单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000113
第二单元由电阻Rs2与电容Cs2并联构成，第二单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000114
第三单元由电阻Rs3与电容Cs3并联构成，第三单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000115
第四单元由电阻Rs4与电容Cs4并联构成，第四单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000116
R相阻抗平衡网络的等效阻抗 Zs＝Zs1+Zs2+Zs3+Zs4，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻 Rs＝Rs1+Rs2+Rs3+Rs4；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zs+jωLr+Rr，R相驱动电源的负载直流等效电阻RR＝Rs+Rr。
R相驱动电源的负载直流等效电阻
Figure GDA0003108128150000121
则 Rs1+Rs2+Rs3+Rs4＝40.8Ω，选取Rs1＝Rs2＝Rs3＝Rs4＝10Ω。
通过仿真选定串联式阻抗平衡网络的参数，见表3。
Figure GDA0003108128150000122
表3
R相驱动电源的负载等效阻抗|ZR|与频率关系，见表4。
Figure GDA0003108128150000123
表4
T相串联式阻抗平衡网络电路与R相串联式阻抗平衡网络电路的结构及参数都相同。
实施例3：
R相阻抗平衡网络采用R相并联式阻抗平衡网络结构，如图6所示，R相复合式阻抗平衡网络电路由3条支路并联组成并联式阻抗平衡网络，由2个并联单元串联式阻抗平衡网络，所述并联式阻抗平衡网络和所述串联式阻抗平衡网络串联成复合式阻抗平衡网络；其中并联式阻抗平衡网络的第一支路由电阻 Rn1与电容Cn1串联构成，第一支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000124
第二支路由电阻Rn2与电容Cn2串联构成，第二支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000125
第三支路由电阻Rn3与电容Cn3串联构成，第三支路等效阻抗
Figure GDA0003108128150000126
并联式阻抗平衡网络的等效阻抗为Zn，则
Figure GDA0003108128150000127
并联式阻抗平衡网络的直流等效电阻为Rn＝Rn0；串联式阻抗平衡网络的第一单元由电阻Rm1与电容Cm1并联构成，第一单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000131
第二单元由电阻Rm2与电容Cm2并联构成，第二单元等效阻抗
Figure GDA0003108128150000132
串联式阻抗平衡网络的等效阻抗 Zm＝Zm1+Zm2，串联式阻抗平衡网络的直流等效电阻为Rm＝Rm1+Rm2；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zn+Zm+Rr，R相驱动电源的负载直流等效电阻 RR＝Rn+Rm+Rr。
R相驱动电源的负载直流等效电阻
Figure GDA0003108128150000133
则 Rn0+Rm1+Rm2＝40.8Ω，选取Rn0＝10Ω、Rm1＝10Ω、Rm2＝20Ω。
通过仿真选定复合式阻抗平衡网络的参数，见表5。
Figure GDA0003108128150000134
表5
R相驱动电源的负载等效阻抗|ZR|与频率关系，见表6。
Figure GDA0003108128150000135
表6
T相复合式阻抗平衡网络电路与R相复合式阻抗平衡网络电路的结构及参数都相同。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组；所述阻抗平衡网络由电阻和电容组成；
所述驱动电源包括R相放大电路、T相放大电路、直流供电电源E1、直流供电电源E2、直流供电电源E3、直流供电电源E4、辅助电源+V和辅助电源-V，其中，R相放大电路由直流供电电源E1和直流供电电源E2供电，直流供电电源E1的负极和直流供电电源E2的正极相连并接扫描装置R相绕组的第二端；T相放大电路由直流供电电源E3和直流供电电源E4供电，直流供电电源E3的负极和直流供电电源E4的正极相连并接扫描装置T相绕组的第二端；R相放大电路和T相放大电路共用辅助电源+V和辅助电源-V，辅助电源+V的负极和辅助电源-V的正极相连，并作为R相放大电路和T相放大电路的公共端；
所述R相放大电路和所述T相放大电路结构相同；所述R相放大电路包括功率三极管T1、功率三极管T2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，其中，功率三极管T1的c极接直流供电电源E1的正极，功率三极管T2的c极接直流供电电源E2的负极，功率三极管T1的e极与功率三极管T2的e极相接作为R相放大电路的输出端并接公共端，电阻R1的第一端接辅助电源+V的正极，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端相接并与功率三极管T1的b极相连，电阻R2的第二端与二极管D1的A极相接，二极管D1的K极与二极管D2的A极相接并作为R相放大电路的输入端，二极管D2的K极与电阻R3的第一端相接，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端相接并与功率三极管T2的b极相连，电阻R4的第二端接辅助电源-V的负极。
2.根据权利要求1所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，所述阻抗平衡网络包括R相阻抗平衡网络和T相阻抗平衡网络，R相阻抗平衡网络的输入端接R相放大电路的输出端，R相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置R相绕组的第一端；T相阻抗平衡网络的输入端接T相放大电路的输出端，T相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置T相绕组的第一端。
3.根据权利要求2所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，T相阻抗平衡网络的结构与参数均与R相阻抗平衡网络相同；R相阻抗平衡网络分为三种不同的结构：①R相并联式阻抗平衡网络；②R相串联式阻抗平衡网络；③R相复合式阻抗平衡网络。
4.根据权利要求3所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，R相并联式阻抗平衡网络的结构为：
由n+1条支路并联组成，其中n为自然数；第一支路由电阻Rp1与电容Cp1串联构成，第一支路等效阻抗
Figure FDA0003108128140000021
第二支路由电阻Rp2与电容Cp2串联构成，第二支路等效阻抗
Figure FDA0003108128140000022
第n支路由电阻Rpn与电容Cpn串联构成，第n支路等效阻抗
Figure FDA0003108128140000023
第n+1支路为电阻Rp0，第n+1支路等效阻抗Zpn+1＝Rp0；R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zp，其中
Figure FDA0003108128140000024
R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rp＝Rp0；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zp+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rp+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。
5.根据权利要求3所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，R 相串联式阻抗平衡网络的结构为：
由m个并联单元串联组成，其中m为自然数，第一单元由电阻Rs1与电容Cs1并联构成，第一单元等效阻抗
Figure FDA0003108128140000031
第二单元由电阻Rs2与电容Cs2并联构成，第二单元等效阻抗
Figure FDA0003108128140000032
第m单元由电阻Rsm与电容Csm并联构成，第m单元等效阻抗
Figure FDA0003108128140000033
R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zs＝Zs1+Zs2+…+Zsm，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rs＝Rs1+Rs2+…+Rsm；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zs+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rs+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。
6.根据权利要求3所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，R相复合式阻抗平衡网络的结构为：
由n+1条支路并联组成并联式阻抗平衡网络，由m条支路串联组成串联式阻抗平衡网络，所述并联式阻抗平衡网络和所述串联式阻抗平衡网络串联成复合式阻抗平衡网络，其中，n和m均为自然数；R相阻抗平衡网络的等效阻抗Zps＝Zp+Zs，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻Rps＝Rp+Rs；R相驱动电源的负载等效阻抗ZR＝Zps+jωLr+Rr，R相驱动电源的直流等效电阻RR＝Rps+Rr；其中，ω为R相电流ir的角频率即ω＝2πf，Lr、Rr分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻，Zp为所述并联式阻抗平衡网络的等效阻抗，Zs为所述串联式阻抗平衡网络的等效阻抗，Rp为所述并联式阻抗平衡网络的直流等效电阻，Rs为所述串联式阻抗平衡网络的直流等效电阻。
7.根据权利要求4或5或6所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，根据
Figure FDA0003108128140000041
确定R相放大电路的直流供电电源E1和直流供电电源E2的幅值，其中，irm为 最大工作电流，ωm为R相电流ir的最大角频率，ΔVm为功率三极管T1和功率三极管T2最小管压降；根据
Figure FDA0003108128140000042
得出R相驱动电源的直流等效电阻RR；
通过仿真选定阻抗平衡网络的参数，使得R相驱动电源的负载等效阻抗的绝对值随R相电流ir的频率f变化不大，即|ZR|≈RR。
8.根据权利要求1所述的一种电子束加工设备扫描系统，其特征在于，扫描装置为两相绕组和导磁框架组成的轴对称装置，安装在电子枪的电子束出口端，电子束从扫描装置的中轴通过，扫描装置的R相绕组和T相绕组结构参数相同，轴线对称分布，R相绕组和T相绕组的励磁电流ir和it产生的磁场控制电子束在扫描装置径向平面上偏移。
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Pledgor: Guilin Shida Technology Co.,Ltd.

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