CN112525419A - 电子生成装置和电离真空计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电子生成装置和电离真空计。电子生成装置包括：灯丝；电源，被配置成向灯丝供应电力以便使灯丝发射电子；以及控制器，被配置成重复地检测与从电源供应到灯丝的电力具有相关性的值、通过使用检测到的多个值来确定灯丝的状态是否满足通知条件，并且在该状态满足通知条件时执行通知。

Description

电子生成装置和电离真空计
技术领域
本发明涉及电子生成装置和电离真空计。
背景技术
存在通过激励灯丝(filament)来生成电子的电子生成装置。某些类型的灯丝随着使用而表面状态劣化，并且从灯丝生成的电子的数量逐渐减少。为了恒定地维持从灯丝生成的电子数量，有必要增大供应到灯丝的电力。另一方面，可以从电源供应到灯丝的电力的最大值存在极限。因此，当供应到灯丝的电力的大小达到极限时，之后不能从灯丝生成必要数量的电子。结果，需要更换灯丝。存在随着使用而蒸发并最终断裂的另一种类型的灯丝。在这种断裂之前必须更换灯丝。
日本专利公开No.7-151816公开了用于掌握灯丝更换时机的方法。更具体而言，日本专利公开No.7-151816公开了一种技术，该技术在比较测得的灯丝电流值与预先设定的上限值或下限值时，当测得的灯丝电流值达到该上限值或下限值时通知更换灯丝。
但是，类似于日本专利公开No.7-151816中所公开的装置尽管灯丝没有劣化，仍可能通知灯丝更换。
发明内容
本发明提供了一种有利于以较高的精确度来确定灯丝更换时机的技术。
本发明的第一方面提供了一种电子生成装置，该电子生成装置包括：灯丝；电源，被配置成向灯丝供应电力以便使灯丝发射电子；以及控制器，被配置成重复地检测与从电源供应到灯丝的电力具有相关性的值、通过使用检测到的多个值来确定灯丝的状态是否满足通知条件，并在该状态满足通知条件时执行通知。
本发明的第二方面提供了一种电离真空计，该电离真空计包括如第一方面定义的电子生成装置。
本发明的第三方面提供了一种电子生成装置，该电子生成装置包括：灯丝；电源，被配置成向灯丝供应电力以便使灯丝发射电子；以及控制器，被配置成基于与从电源供应到灯丝的电力具有相关性的值来执行通知以提示更换灯丝，其中，控制器自电源被接通起直到经过预定时间才执行通知。
本发明的第四方面提供了一种电离真空计，该电离真空计包括如第三方面定义的电子生成装置。
通过以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的更多特征将变得清楚。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的电子生成装置的布置的图；
图2A和图2B是各自示出紧接在灯丝加热电源接通之后灯丝电流值If的变化的曲线图；
图3A和图3B是各自示例性地示出如何基于通过算术计算各自与供应到灯丝的电力具有相关性的多个值而获得的算术值来执行通知以提示灯丝更换的曲线图(第一实施例)；以及
图4A和图4B是各自示例性地示出如何在非观察时段之后的观察时段期间基于与从灯丝加热电源供应到灯丝的电力具有相关性的值来执行通知以提示灯丝更换的曲线图(第二实施例)。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述实施例。注意的是，以下实施例并非旨在限制要求保护的发明的范围。在实施例中描述了多个特征，但是并不限制要求所有这样的特征的发明，并且可以适当地组合多个这样的特征。此外，在附图中，相同的附图标记被赋予相同或类似的配置，并且省略其冗余描述。
图1示出了根据本发明的实施例的电子生成装置100的布置。在图1所示的情况下，电子生成装置100被配置成电离真空计。但是，根据本发明的电子生成装置可以应用于其它装置，例如，通过生成的电子对物体进行加热的加热装置以及生成电子束并用电子束照射物体的电子束照射装置。
电子生成装置100可以包括传感器10和控制传感器10的传感器控制器20。传感器10可以包括具有与真空室1的内部空间连通的内部空间的容器12、灯丝16、线圈状栅极18，以及布置在栅极18的中心线上的离子收集器19。灯丝16、栅极18和离子收集器19布置在容器12的内部空间中。可以通过用氧化钇膜涂覆铱表面来形成灯丝16。由于该灯丝(在下文中被称为第一类型的灯丝)的氧化钇膜随着使用而劣化，因此可能增大使得在灯丝中流动的电流的值。可替代地，灯丝16可以由钨制成。由于该灯丝(在下文中被称为第二类型的灯丝)的直径伴随着使用中钨的蒸发而减小，因此可能减小使得在灯丝中流动的电流的值。
传感器控制器20可以包括灯丝加热电源22、灯丝偏置电源28、栅极加热电源24、栅极偏置电源26、离子电流检测器30、发射电流检测器34、灯丝电流检测器36、压力计算机32、加热电源控制器38和通知控制器(控制器)40。
灯丝加热电源22向灯丝16供应用于加热灯丝16的电力，以便使灯丝16发射电子。灯丝偏置电源28向灯丝的一个端子供应用于将灯丝16维持在预定电位的电位。栅极加热电源24向栅极18供应用于加热栅极18的电力。栅极偏置电源26向栅极18供应用于将栅极18维持在预定电位的电位。离子电流检测器30检测离子电流值Ii作为流入到离子收集器19中的离子电流的值。发射电流检测器34检测发射电流值Ie作为在灯丝16和栅极18之间流动的发射电流的值。
灯丝电流检测器36检测灯丝电流值If作为流过灯丝16的灯丝电流的值。由灯丝电流检测器36检测到的灯丝电流值If是与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值，并且被灯丝电流检测器36重复地检测。该值可以是电流值本身，或者是与电流值具有预定关系(例如，比例关系)的值。该值例如可以是在灯丝16的两个端子之间供应的电压，或者是与电压具有预定关系(例如，比例关系)的值。该值例如是在灯丝16的两个端子之间供应的电力，或者是与电力具有预定关系(例如，比例关系)的值。另外，该值例如可以是灯丝16的电阻值，或者是与电阻值具有预定关系(例如，比例关系)的值。
压力计算机32通过基于从离子电流检测器30供应的离子电流值Ii和从发射电流检测器34供应的发射电流值Ie执行算术计算来获得压力。加热电源控制器38控制由灯丝加热电源22生成的电压，以便基于从发射电流检测器34供应的发射电流值Ie来控制灯丝电流值If。通知控制器(控制器)40通过使用由灯丝电流检测器36检测到的多个灯丝电流值If来确定灯丝16的状态是否满足通知条件。如果该状态满足通知条件，那么通知控制器(控制器)40执行通知以提示更换灯丝16。
压力计算机32、加热电源控制器38和通知控制器(控制器)40各自可以由单个或多个处理器实现。处理器可以通过例如诸如FPGA(现场可编程门阵列的缩写)之类的PLD(可编程逻辑器件的缩写)、ASIC(专用集成电路的缩写)、包含程序的通用或专用计算机，或它们中的全部或部分的组合来实现。
下面将描述电子生成装置100的操作。首先，加热电源控制器38响应于电子生成装置100的激活而接通灯丝加热电源22。接通灯丝加热电源22的操作可以包括向灯丝加热电源22提供命令值。加热电源控制器38可以生成提供给灯丝加热电源22的命令值，以便使得在灯丝加热电源22被接通的早期阶段发射电流值Ie迅速地达到基准电流值Ier。这可以缩短使发射电流值Ie达到基准电流值Ier所需的时间。
加热电源控制器38对灯丝加热电源22进行反馈控制，以向灯丝加热电源22提供与基准电流值Ier和由发射电流检测器34检测到的发射电流值Ie之间的差(偏差)对应的命令值，以便使发射电流值Ie与基准电流值Ier相匹配。
由发射电流检测器34检测到的发射电流值Ie和由离子电流检测器30检测到的离子电流值Ii被供应到压力计算机32。压力计算机32可以根据式子(1)计算压力。在这种情况下，S是常数，其对应于灵敏度。
P＝(1/S)·(Ii/Ie)...(1)
压力计算机32可以将计算出的压力P传输到压力显示单元和/或主控制器(都未示出)。
图2A示例性地示出了在第一类型的灯丝被用作灯丝16的情况下，紧接在灯丝加热电源22被接通之后由灯丝电流检测器36检测到的灯丝电流值If的变化。参考图2A，术语“容许范围”指示可以在灯丝16中流动的灯丝电流值If的容许范围，并且术语“上限值”指示容许范围的上限值。
当在电子生成装置100的使用期间灯丝电流值If超过上限值时，通知控制器40应该执行通知以提示更换灯丝16。但是，如上所述，当生成提供给灯丝加热电源22的命令值以使得在灯丝加热电源22被接通的早期阶段发射电流值Ie迅速地达到基准电流值Ier时或当生成噪声时，灯丝电流值If可能超过上限值。在这种情况下，当通知控制器40执行通知时，不管灯丝16的服务寿命是否结束都执行通知以提示更换灯丝16。
图2B示例性地示出了在第二类型的灯丝被用作灯丝16的情况下，紧接在灯丝加热电源22被接通之后由灯丝电流检测器36检测到的灯丝电流值If的变化。参考图2B，术语“容许范围”指示可以在灯丝16中流动的灯丝电流值If的容许范围，并且术语“下限值”指示容许范围的下限值。
当在电子生成装置100的使用期间灯丝电流值If下降到低于下限值时，通知控制器40应该执行通知以提示更换灯丝16。但是，如上所述，当生成提供给灯丝加热电源22的命令值以使得在灯丝加热电源22被接通的早期阶段发射电流值Ie迅速地达到基准电流值Ier时或当生成噪声时，由灯丝电流检测器36检测到的灯丝电流值If可能下降到下限值以下。在这种情况下，当通知控制器40执行通知时，不管灯丝16的服务寿命是否结束都执行通知以提示更换灯丝16。
在本发明的第一实施例中，通知控制器40通过使用灯丝电流检测器36重复地检测与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值(在这种情况下为灯丝电流值If)。通知控制器40通过使用经由使用灯丝电流检测器36检测到的多个值来确定灯丝16的状态是否满足通知信息，并且如果该状态满足通知条件，那么执行通知。
在这种情况下，可以使用检测供应到灯丝16的电压(在灯丝16的两个端子之间供应的电压)的检测单元代替灯丝电流检测器36。在这种情况下，与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值可以是由检测单元检测到的电压。可替代地，可以使用检测供应到灯丝16的电力的检测单元代替灯丝电流检测器36。在这种情况下，与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值可以是由检测单元检测到的电力。可替代地，可以使用检测灯丝16的电阻值的检测单元代替灯丝电流检测器36。在这种情况下，与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值可以是由检测单元检测到的电阻值。可以通过测量供应到灯丝16的电压或电流来检测电阻值。可替代地，与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值可以是从加热电源控制器38供应到灯丝加热电源22的命令值。可替代地，与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值可以是这里未示例性地示出的值。
例如，如果通过算术计算各自与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的多个值而获得的算术值落在容许范围之外，那么通知控制器40可以确定通知条件被满足。算术值可以是多个值的集合的中间值，例如，多个值的平均值。平均值可以是例如算术平均值，但是可以是另一种类型的平均值。可替代地，算术值可以是表示由多个值形成的波形的形状的评估值或特征量。
检测各自与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的多个值从第一个值到最后一个值所需的时间被设定为比灯丝加热电源被接通之后供应到灯丝16的电力第一次达到极值(过冲时的值)所花费的时间长。检测多个值从第一个值到最后一个值所需的时间可以是例如3秒、4秒、5秒、10秒、20秒或30秒。
图3A示意性地示出了在第一类型的灯丝被用作灯丝16的情况下的算术值以及基于该算术值进行通知以提示更换灯丝16。如果通过算术计算各自与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的多个值而获得的算术值(例如，平均值)超过容许范围的上限值，那么通知控制器40可以执行通知以提示更换灯丝16。
图3B示意性地示出了在第二类型的灯丝被用作灯丝16的情况下的算术值以及基于该算术值进行通知以提示更换灯丝16。如果通过算术计算各自与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的多个值而获得的算术值(例如，平均值)下降到低于容许范围的下限值，那么通知控制器40可以执行通知以提示更换灯丝16。
下面将参考图4A和图4B描述本发明的第二实施例。在第二实施例中未提及的事项可以符合第一实施例。在第二实施例中，通知控制器40基于与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值来执行通知以提示更换灯丝16。在这种情况下，通知控制器40自灯丝加热电源22被接通起直到经过预定时间才执行通知以提示更换灯丝16。可以通过将自灯丝加热电源22被接通起直到经过预定时间的时段设定为非观察时段，并且在非观察时段期间禁止通知控制器40执行通知或者禁止通知控制器40操作来实现该操作。通知控制器40可以在经过预定时段(非观察时段)之后的观察时段中基于与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值来执行通知以提示更换灯丝16。
与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值在自灯丝加热电源22被接通起直到经过非观察时段的部分时段中可能落在容许范围之外。但是，通知控制器40在非观察时段中不执行通知。另一方面，通知控制器40可以响应于与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值在非观察时段之后的观察时段中落在容许范围之外的情况而执行通知以提示更换灯丝16。可以根据在灯丝加热电源22被接通之后值变得稳定所需的时段来任意地确定非观察时段。值变得稳定所需的时间可以是例如直到每单位时间的值的变化量落入预定范围内的时段。可替代地，可以根据自灯丝加热电源22被接通起发射电流值Ie达到基准电流值Ier所需的时间来确定非观察时段。
图4A示意性地示出了在第一类型的灯丝被用作灯丝16的情况下基于与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值(在这种情况下为灯丝电流值If)来进行通知以提示更换灯丝16。在图4A所示的情况下，通知控制器40响应于观察时段中灯丝电流值If超过容许范围的上限的情况而执行通知以提示更换灯丝16。
图4B示意性地示出了在第二类型的灯丝被用作灯丝16的情况下基于与从灯丝加热电源22供应到灯丝16的电力具有相关性的值(在这种情况下为灯丝电流值If)来进行通知以提示更换灯丝16。在图4B所示的情况下，通知控制器40响应于观察时段中灯丝电流值If下降到低于容许范围的下限的情况而执行通知以提示更换灯丝16。
其它实施例
本发明的(一个或多个)实施例还可以通过读出并执行记录在存储介质(其也可以被更完整地称为“非暂时计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以执行上述(一个或多个)实施例中的一个或多个实施例的功能和/或包括用于执行上述(一个或多个)实施例中的一个或多个实施例的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机来实现，以及通过例如从存储介质读出并执行计算机可执行指令以执行上述(一个或多个)实施例中的一个或多个实施例的功能和/或控制一个或多个电路执行上述(一个或多个)实施例中的一个或多个实施例的功能而通过由系统或装置的计算机执行的方法来实现。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))，并且可以包括单独计算机或单独处理器的网络，以读出并执行计算机可执行指令。计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储装置、光盘(诸如紧凑盘(CD)、数字多功能盘(DVD)或蓝光盘(BD)TM)、闪存设备、存储卡等中的一个或多个。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以涵盖所有这些修改以及等同的结构和功能。

Claims (12)

1.一种电子生成装置，其特征在于，包括：
灯丝；
电源，被配置成向灯丝供应电力以便使灯丝发射电子；以及
控制器，被配置成重复地检测与从电源供应到灯丝的电力具有相关性的值、通过使用检测到的多个值来确定灯丝的状态是否满足通知条件，并且在所述状态满足通知条件时执行通知。
2.根据权利要求1所述的电子生成装置，其中，如果通过算术计算所述多个值而获得的算术值落在容许范围之外，那么通知条件被满足。
3.根据权利要求1所述的电子生成装置，其中，如果通过算术计算所述多个值而获得的算术值超过上限值，那么通知条件被满足。
4.根据权利要求1所述的电子生成装置，其中，如果通过算术计算所述多个值而获得的算术值下降到低于下限值，那么通知条件被满足。
5.根据权利要求2所述的电子生成装置，其中，所述算术值是所述多个值的集合的中间值。
6.根据权利要求5所述的电子生成装置，其中，所述集合的中间值是所述多个值的平均值。
7.根据权利要求1所述的电子生成装置，其中，检测所述多个值从第一个值到最后一个值所需的时间比在电源被接通之后直到供应到灯丝的电力第一次达到极值的时间长。
8.根据权利要求1所述的电子生成装置，其中，检测所述多个值从第一个值到最后一个值所需的时间长于3秒。
9.一种电子生成装置，其特征在于，包括：
灯丝；
电源，被配置成向灯丝供应电力以便使灯丝发射电子；以及
控制器，被配置成基于与从电源供应到灯丝的电力具有相关性的值来执行通知以提示更换灯丝，
其中，所述控制器自电源被接通起直到经过预定时间才执行通知。
10.根据权利要求9所述的电子生成装置，其中，所述值在自电源被接通起直到经过预定时间的部分时段中落在容许范围之外，以及
所述控制器响应于所述值落在所述容许范围之外的情况来执行通知。
11.根据权利要求9所述的电子生成装置，其中，所述预定时间是根据在电源被接通之后直到所述值被稳定所需的时间来确定的。
12.一种电离真空计，包括在权利要求1至10中的任一项中定义的电子生成装置。
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