CN114337701A - 射频中和器的功率调整方法、装置和射频中和器设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种射频中和器的功率调整方法、装置和射频中和器设备；所述方法包括：获取射频中和器工作时的当前发射极电流值以及待调整的目标发射极电流值，并确定所需调整的电流变化量；获取射频中和器当前工作的第一射频功率值以及在调整到目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，并确定所需调整的射频功率变化量；根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，并计算射频功率调整的功率调整步长值；在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据功率调整步长值将射频功率调整至第二射频功率值；该技术方案，实现了发射极电流和射频功率的同步匹配调整，保证了射频中和器输出稳定而不灭掉，提升了离子源使用的稳定性。

Description

射频中和器的功率调整方法、装置和射频中和器设备

技术领域

本申请涉及离子源设备技术领域，特别是一种射频中和器的功率调整方法、装置和射频中和器设备。

背景技术

离子源在使用过程中，往往需要中和器的配合使用，而中和器好坏直接影响离子源的工作效果。射频中和器由于其稳定的特性，是目前使用效果较好的中和器。

射频中和器使用时，发射极电流需要与射频功率相匹配，通常情况下，电流大增大，对应射频功率也需要增大才能确保工作稳定，当发射电流在一个范围内，需要将射频功率调整到一个功率值。

目前，对于发射极电流与射频功率的调整，发射极电流与射频功率之间容易产生不匹配，从而导致射频中和器输出不稳定而灭掉，影响了离子源使用的稳定性。

发明内容

基于此，有必要针对上述射频中和器输出不稳定而灭掉的技术缺陷，提供一种射频中和器的功率调整方法、装置和射频中和器设备。

一种射频中和器的功率控制方法，包括：

获取射频中和器工作时的当前发射极电流值以及待调整的目标发射极电流值，并根据所述当前发射极电流值与目标发射极电流值确定所需调整的电流变化量；

获取射频中和器当前工作的第一射频功率值以及在调整到所述目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，并根据所述第一射频功率值与第二射频功率值确定所需调整的射频功率变化量；

根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，并根据所述调整时间和射频功率变化量计算射频功率调整的功率调整步长值；

在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据所述功率调整步长值将射频中和器的射频功率调整至所述第二射频功率值。

在一个实施例中，根据所述当前发射极电流值与目标发射极电流值确定所需调整的电流变化量，包括：

ΔI＝I₂-I₁

式中，ΔI为所需调整的电流变化量，I₁为当前发射极电流值，I₂为目标发射极电流值。

根据所述第一射频功率值与第二射频功率值确定所需调整的射频功率变化量，包括：

ΔW＝W₂-W₁

式中，ΔW为所需调整的射频功率变化量，W为第一射频功率值，W₂为第二射频功率值。

在一个实施例中，根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，包括：

式中，T为发射极电流的调整时间，I_s为预设的电流调整步长值。

在一个实施例中，根据所述调整时间和射频功率变化量计算射频功率调整的功率调整步长值，包括：

式中，W_s为射频功率调整的功率调整步长值。

在一个实施例中，在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据所述功率调整步长值将射频中和器的射频功率调整至所述第二射频功率值，包括：

在所述调整时间内，按照所述预设的电流调整步长值在每个调整时刻点设置所述当前发射极电流值，直至达到所述目标发射极电流值，以及按照所述功率调整步长值在每个调整时刻点设置所述第一射频功率值，直至达到所述第二射频功率值。

在一个实施例中，获取射频中和器在调整到所述目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，包括：

获取发射极电流与其所匹配的射频功率的最小关系曲线和最大关系曲线；

根据所述最小关系曲线和最大关系曲线确定所述目标发射极电流值对应的射频功率范围值；

从所述射频功率范围值中选择所述第二射频功率值。

在一个实施例中，所述的射频中和器的功率控制方法，还包括：

分别以不同的步长值调整射频中和器的发射极电流；

检测所述射频中和器的实时工作状态；

根据所述发射极电流及所述实时工作状态，确定所述射频中和器的发射极电流的电流调整步长阈值，作为所述预设的电流调整步长值。

在一个实施例中，所述的射频中和器的功率控制方法，还包括：

判断所述功率调整步长值是否大于最大功率调整步长阈值，若超过，根据所述最大功率调整步长阈值计算修正电流调整步长值，作为调整所述射频中和器的发射极电流的电流调整步长值。

一种射频中和器的功率控制装置，包括：

电流变化量获取模块，用于获取射频中和器工作时的当前发射极电流值以及待调整的目标发射极电流值，并根据所述当前发射极电流值与目标发射极电流值确定所需调整的电流变化量；

射频功率变化量获取模块，用于获取射频中和器当前工作的第一射频功率值以及在调整到所述目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，并根据所述第一射频功率值与第二射频功率值确定所需调整的射频功率变化量；

功率调整步长值计算模块，用于根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，并根据所述调整时间和射频功率变化量计算射频功率调整的功率调整步长值；

射频功率调整模块，用于在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据所述功率调整步长值将射频中和器的射频功率调整至所述第二射频功率值。

一种射频中和器设备，包括：控制器，分别与所述控制器连接的维持极电源、发射极电源和射频电源；其中，所述射频中和器连接所述维持极电源、发射极电源和射频电源；

所述控制器被配置为执行上述的射频中和器的功率控制方法的步骤。

本申请的技术方案具有如下有益效果：

依据发射极电流值所需调整的电流变化量和所需调整的射频功率变化量，利用发射极电流的调整时间确定功率调整步长值，从而在调整射频中和器的发射极电流过程中同步调整射频功率；该技术方案实现了发射极电流和射频功率的同步匹配调整，在使用过程中电子输出更稳定，从而保证了射频中和器输出稳定而不灭掉，提升了离子源使用的稳定性。

进一步的，通过获取发射极电流与其所匹配的射频功率的最小关系曲线和最大关系曲线来确定目标发射极电流值对应的射频功率范围值，并以此选取第二射频功率值；从而进一步保证了射频中和器的稳定性，保证调整射频中和器在调整过程中部灭掉；同时，后续继续调整发射极功率时，采用该取值可以降低对射频功率的调整频率，避免对射频功率的频繁调整。

附图说明

图1是一个实施例的射频中和器的功率控制方法流程图；

图2是发射极电流与射频功率之间的关系曲线示意图；

图3是一个实施例的射频中和器的功率控制装置结构示意图；

图4是一个实施例的射频中和器设备结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例的术语“包括”以及其他任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

参考图1，图1是一个实施例的射频中和器的功率控制方法流程图；该方法主要包括如下步骤：

S10，获取射频中和器工作时的当前发射极电流值以及待调整的目标发射极电流值，并根据所述当前发射极电流值与目标发射极电流值确定所需调整的电流变化量。

此步骤中，首先是在射频中和器工作时，获取其当前发射极电流值以及待调整到的目标发射极电流值；例如，当前发射极电流在500mA，目标发射极电流值为800mA；由于不同的发射极电流，需要匹配一定范围的射频功率，因此，在调整发射极电流，对应的，也需要对射频中和器的射频功率进行调整。

在获取当前发射极电流值和目标发射极电流值，以此计算所需调整的电流变化量，对于计算方法，作为实施例，可以如下：

ΔI＝I₂-I₁

式中，ΔI为所需调整的电流变化量，I₁为当前发射极电流值，I₂为目标发射极电流值。

S20，获取射频中和器当前工作的第一射频功率值以及在调整到所述目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，并根据所述第一射频功率值与第二射频功率值确定所需调整的射频功率变化量。

此步骤中，如上所述，当需要调整发射极电流时，对应的射频功率也要调整到一定范围值，以匹配发射极电流，使得射频中和器能够稳定使用。据此，在当前射频中和器工作在稳定状态下，获取射频中和器当前工作的第一射频功率值。同时，结合目标发射极电流值，计算调整到目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值。

在一个实施例中，对于第二射频功率值的计算方法，可以查表法确定，例如，通过相关技术参数确定，射频中和器的发射极电流在300-600mA范围内时，对应的射频功率70w左右，发射极电流在601mA-1000mA范围内时，对应的射频功率是85w左右，发射极电流在1001mA-1300mA范围内，对应的射频功率是110w左右等等；通过查表法可以快速确定第二射频功率值。

在获取根据第一射频功率值与第二射频功率值后，以此计算确定所需调整的射频功率变化量，对于计算的方法，作为实施例，可以如下：

ΔW＝W₂-W₁

式中，ΔW为所需调整的射频功率变化量，W为第一射频功率值，W₂为第二射频功率值。

S30，根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，并根据所述调整时间和射频功率变化量计算射频功率调整的功率调整步长值。

此步骤中，结合预先设定的电流调整步长值(可以依据经验值设定)计算射频中和器的发射极电流，由当前发射极电流值调整到目标发射极电流值所需要的调整时间，并以此调整时间作为射频功率由第一射频功率值调整到第二射频功率值的参考，即确保发射极电流和射频功率调整同步，避免在调整的过程中出现发射极电流与射频功率相差较大造成不匹配情况。

在一个实施例中，对于发射极电流的调整时间，其计算方法可以如下：

式中，T为发射极电流的调整时间，I_s为预设的电流调整步长值。

通过该调整时间T，计算在调整所需的射频功率变化量时在每个时刻点最合适的功率调整步长值。

在一个实施例中，对于射频功率调整的功率调整步长值，，其计算方法可以如下：

式中，W_s为射频功率调整的功率调整步长值。

S40，在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据所述功率调整步长值将射频中和器的射频功率调整至所述第二射频功率值。

此步骤中，在调整射频中和器的发射极电流时，可以根据预设的电流调整步长值来持续调整发射极电流值，直至达到目标发射极电流值；在此过程中，射频功率的调整保持与发射极电流相匹配，依据计算的功率调整步长值持续调整射频功率，直至达到第二射频功率值。

在一个实施例，对于上述调整过程，可以包括如下：

在所述调整时间内，按照所述预设的电流调整步长值在每个调整时刻点设置所述当前发射极电流值，直至达到所述目标发射极电流值，以及按照所述功率调整步长值在每个调整时刻点设置所述第一射频功率值，直至达到所述第二射频功率值。

上述实施例的方案，在调整时间内，同步调整发射极电流和射频功率，在每个调整时刻点，依据预设的电流调整步长值和计算的功率调整步长值，分别去刷新设置发射极电流值和射频功率值，直至分别达到目标值，在此过程中，保持了射频功率的调整保持与发射极电流相匹配，避免因为两者不匹配而造成射频中和器的不稳定而灭掉。

为了更加清晰本申请技术方案，下面结合附图阐述更多实施例。

对于第二射频功率值的获取方法，如前述实施例中，可以根据查表法确定，另外，也可以根据发射极电流与射频功率之间的关系曲线来进行实时计算，从而可以得到更佳的第二射频功率值。

作为实施例，对于步骤S20的获取射频中和器在调整到目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值的方法，可以包括：

(1)获取发射极电流与其所匹配的射频功率的最小关系曲线和最大关系曲线。

参考图2所示，图2是发射极电流与射频功率之间的关系曲线示意图，根据每个发射极功率值(分辨率可以根据实际需求进行设定)，分别对应一组射频功率的最大值和最小值，在坐标系上，以发射极功率值为横坐标，以射频功率值为纵坐标，分别得到坐标值(I,W_min)和(I,W_max)。

(2)根据所述最小关系曲线和最大关系曲线确定所述目标发射极电流值对应的射频功率范围值。

如上所述，通过最小关系曲线上的坐标值(I,W_min)和最大关系曲线上的坐标值(I,W_max)，可以确定射频功率取值在[W_min,W_max]范围内。

(3)从所述射频功率范围值中选择所述第二射频功率值。

具体的，可以从射频功率取值在[W_min,W_max]范围内确定第二射频功率值，比如选取射频功率范围值的中间值W₂＝(W_min+W_max)/2作为第二射频功率值。

如上述实施例的技术方案，通过获取发射极电流与其所匹配的射频功率的最小关系曲线和最大关系曲线来确定目标发射极电流值对应的射频功率范围值，并以此选取中间值作为第二射频功率值；从而进一步保证了射频中和器的稳定性，保证调整射频中和器在调整过程中部灭掉；同时，后续继续调整发射极功率时，采用该取值可以降低对射频功率的调整频率，避免对射频功率的频繁调整。

在前述实施例中，对于预设的电流调整步长值，可以根据经验值进行设定，为了进一步提升调整过程中射频中和器的稳定性，对于电流调整步长值，本申请还提供如下获取方法，主要包括如下：

(1)分别以不同的步长值调整射频中和器的发射极电流。

具体的，对于不同工作状态下的射频中和器，以不同的步长值调整射频中和器的发射极电流。

(2)检测所述射频中和器的实时工作状态。

具体地，通过检测射频中和器的实时工作状态，判断其是否处于稳定工作状态。

(3)根据所述发射极电流及所述实时工作状态，确定所述射频中和器的发射极电流的电流调整步长阈值，作为所述预设的电流调整步长值。

具体的，在射频中和器处于稳定工作状态下，从而可以确定确保射频中和器稳定工作状态下的最大步长值，即发射极电流的电流调整步长阈值，并可以以此作为预设的电流调整步长值使用。

在上述实施例中，除了依据经验值外，通过对射频中和器的实际工作下最大步长值进行计算，从而可以得到电流调整步长阈值，可以用于作为预设的电流调整步长值使用；该技术方案，保证了所采用的预设的电流调整步长值能够与射频中和器的性能相匹配，避免步长值过大而带来不稳定影响；而且，为了降低调整过程中可能出现的不匹配的几率，也可以在小于电流调整步长阈值的范围内进行取其他步长值进行使用。

在前述实施例中，通过预设的电流调整步长值可以计算得到功率调整步长值，而对于功率调整步长值，当期取值过大时，容易导致射频中和器的工作不稳定，据此，在计算得到功率调整步长值后，在实施例中，还可以进一步检测其应用于调整射频功率时是否会影响射频中和器的稳定工作。

据此，本申请的技术方案，还可以包括如下步骤：

判断所述功率调整步长值是否大于最大功率调整步长阈值，若超过，根据所述最大功率调整步长阈值计算修正电流调整步长值，作为调整所述射频中和器的发射极电流的电流调整步长值。

具体的，当功率调整步长值大于最大功率调整步长阈值时，说明采用该功率调整步长值去调整射频功率，容易影响射频中和器的稳定性，因此，可以在最大功率调整步长阈值范围内，重新取合适的功率调整步长值去进行调整射频功率；同时，为了确保射频功率的调整过程与发射极电流的调整过程相匹配，可以通过最大功率调整步长阈值计算对应的电流调整步长值，其计算过程可以参考步骤S10-S30的计算过程的逆过程，由功率调整步长值计算得到合适的电流调整步长值。

上述实施例的方案，避免步长值过大而对射频中和器的工作状态带来不稳定影响，并且通过修正后的电流调整步长值，确保了调整过程中射频功率的调整过程与发射极电流的调整过程相匹配，保证了射频中和器工作稳定性。

下面阐述射频中和器的功率控制系统的实施例。

参考图3所示，图3是一个实施例的射频中和器的功率控制装置结构示意图，主要包括：

电流变化量获取模块10，用于获取射频中和器工作时的当前发射极电流值以及待调整的目标发射极电流值，并根据所述当前发射极电流值与目标发射极电流值确定所需调整的电流变化量；

射频功率变化量获取模块20，用于获取射频中和器当前工作的第一射频功率值以及在调整到所述目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，并根据所述第一射频功率值与第二射频功率值确定所需调整的射频功率变化量；

功率调整步长值计算模块30，用于根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，并根据所述调整时间和射频功率变化量计算射频功率调整的功率调整步长值；

射频功率调整模块40，用于在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据所述功率调整步长值将射频中和器的射频功率调整至所述第二射频功率值。

本实施例的射频中和器的功率控制装置可执行本公开的实施例所提供的一种射频中和器的功率控制方法，其实现原理相类似，本公开各实施例中的射频中和器的功率控制装置中的各模块所执行的动作是与本公开各实施例中的射频中和器的功率控制方法中的步骤相对应的，对于射频中和器的功率控制装置的各模块的详细功能描述具体可以参见前文中所示的对应的射频中和器的功率控制方法中的描述，此处不再赘述。

下面阐述射频中和器设备的实施例。

参考图4所示，图4是一个实施例的射频中和器设备结构示意图，包括：控制器，分别与所述控制器连接的维持极电源、发射极电源和射频电源；其中，所述射频中和器连接所述维持极电源、发射极电源和射频电源。控制器被配置为执行上述任意实施例的射频中和器的功率控制方法的步骤。

如上述实施例的射频中和器设备，维持极电源连接维持极，向维持极提供电源，发射极电源连接发射极，向发射极提供电源，射频电源连接射频线圈，向射频线圈提供电源；对于控制器(也可以为工控机)可以控制维持极电源、发射极电源和射频电源来向射频中和器进行供电，在供电过程中，当需要进行发射极电流和射频功率调整时，可以采用上面实施例提供的射频中和器的功率控制方法来进行控制，从而可以在调整过程中，实现发射极电流和射频功率的同步匹配调整，在使用过程中电子输出更稳定，可以保证射频中和器输出稳定而不灭掉，提升离子源使用的稳定性。

另外，本申请还提供了一种计算机设备和计算机可读存储介质，以实现上述任意实施例的射频中和器的功率控制方法的步骤。

对于计算机设备的实施例，该计算机设备，其包括：

一个或多个处理器；

存储器；

一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于：执行根据上述任意实施例的射频中和器的功率控制方法。

对于计算机可读存储介质，所述存储介质存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行上述任意实施例的的射频中和器的功率控制方法。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种射频中和器的功率控制方法，其特征在于，包括：

获取射频中和器工作时的当前发射极电流值以及待调整的目标发射极电流值，并根据所述当前发射极电流值与目标发射极电流值确定所需调整的电流变化量；

获取射频中和器当前工作的第一射频功率值以及在调整到所述目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，并根据所述第一射频功率值与第二射频功率值确定所需调整的射频功率变化量；

根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，并根据所述调整时间和射频功率变化量计算射频功率调整的功率调整步长值；

在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据所述功率调整步长值将射频中和器的射频功率调整至所述第二射频功率值。

2.根据权利要求1所述的射频中和器的功率控制方法，其特征在于，根据所述当前发射极电流值与目标发射极电流值确定所需调整的电流变化量，包括：

ΔI＝I₂-I₁

式中，ΔI为所需调整的电流变化量，I₁为当前发射极电流值，I₂为目标发射极电流值。

根据所述第一射频功率值与第二射频功率值确定所需调整的射频功率变化量，包括：

ΔW＝W₂-W₁

式中，ΔW为所需调整的射频功率变化量，W为第一射频功率值，W₂为第二射频功率值。

3.根据权利要求2所述的射频中和器的功率控制方法，其特征在于，根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，包括：

式中，T为发射极电流的调整时间，I_s为预设的电流调整步长值。

4.根据权利要求3所述的射频中和器的功率控制方法，其特征在于，根据所述调整时间和射频功率变化量计算射频功率调整的功率调整步长值，包括：

式中，W_s为射频功率调整的功率调整步长值。

5.根据权利要求1所述的射频中和器的功率控制方法，其特征在于，在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据所述功率调整步长值将射频中和器的射频功率调整至所述第二射频功率值，包括：

在所述调整时间内，按照所述预设的电流调整步长值在每个调整时刻点设置所述当前发射极电流值，直至达到所述目标发射极电流值，以及按照所述功率调整步长值在每个调整时刻点设置所述第一射频功率值，直至达到所述第二射频功率值。

6.根据权利要求1所述的射频中和器的功率控制方法，其特征在于，获取射频中和器在调整到所述目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，包括：

获取发射极电流与其所匹配的射频功率的最小关系曲线和最大关系曲线；

根据所述最小关系曲线和最大关系曲线确定所述目标发射极电流值对应的射频功率范围值；

从所述射频功率范围值中选择所述第二射频功率值。

7.根据权利要求1所述的射频中和器的功率控制方法，其特征在于，还包括：

分别以不同的步长值调整射频中和器的发射极电流；

检测所述射频中和器的实时工作状态；

根据所述发射极电流及所述实时工作状态，确定所述射频中和器的发射极电流的电流调整步长阈值，作为所述预设的电流调整步长值。

8.根据权利要求1所述的射频中和器的功率控制方法，其特征在于，还包括：

判断所述功率调整步长值是否大于最大功率调整步长阈值，若超过，根据所述最大功率调整步长阈值计算修正电流调整步长值，作为调整所述射频中和器的发射极电流的电流调整步长值。

9.一种射频中和器的功率控制装置，其特征在于，包括：

电流变化量获取模块，用于获取射频中和器工作时的当前发射极电流值以及待调整的目标发射极电流值，并根据所述当前发射极电流值与目标发射极电流值确定所需调整的电流变化量；

射频功率变化量获取模块，用于获取射频中和器当前工作的第一射频功率值以及在调整到所述目标发射极电流值下所匹配的第二射频功率值，并根据所述第一射频功率值与第二射频功率值确定所需调整的射频功率变化量；

功率调整步长值计算模块，用于根据预设的电流调整步长值计算射频中和器的发射极电流的调整时间，并根据所述调整时间和射频功率变化量计算射频功率调整的功率调整步长值；

射频功率调整模块，用于在调整射频中和器的发射极电流过程中，依据所述功率调整步长值将射频中和器的射频功率调整至所述第二射频功率值。

10.一种射频中和器设备，其特征在于，包括：控制器，分别与所述控制器连接的维持极电源、发射极电源和射频电源；其中，所述射频中和器连接所述维持极电源、发射极电源和射频电源；

所述控制器被配置为执行权利要求1-8任一项所述的射频中和器的功率控制方法的步骤。

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