DE1963454A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Fuehrung von Elektronenstrahlen in Elektronenstrahlgeraeten - Google Patents

Description

DR.-ING. EUGEN MAIER

PATENTANWALT STUTTGART

A 10 967

3· August 1970

Universität Stuttgart, vertreten durch das Institut für

Kernenergetik 7 STUTTGART 80, Pfaffenwaldring 31

Verfahren und Torrichtung ssur Führung von Elektronenatrahlen in Slektronenatrahlgeräten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren «ur Führung von Elektronenatrahlen auf vorgeschriebenen Bahnkurven auf Werkstücken o.drglo, insbesondere in ElektronenstrahlschweiJänaeohinen sowie einen Funktions-Frequenzgenerator für die Anateuerung von magnetischen oder elektrostatischen Ablenkvorrichtungen in Slektronenatrahlgeraten als Vorrichtung zur Durchführung dea vorgenannten

Verfahrensο

109838/0751 - 2 -

A 1o 967
12.12,1969
£ - me

Der überwiegende Seil der in der Technik, insbesondere der Hochtemperaturtechnik auftretenden Schweiß- und Lötnaht© beschreiben aus fertigungstechnischen Gründen verhältnismäßig einfache Kurven, wie 2.B₀ Geraden, Kreise, Ellipsen oder Kurven, die sich aus Elementen der vorgenannten Einzelkurven zusammensetzen« Bein ElektronenstrahlschweiSen und -löten ist es erforderlich, den Elektronenstrahl und das Werkstück so gegeneinander zu bewegen, daß der Elektronenstrahl die durch die Schweißoder die Lötnaht gegebene Kurve auf dem Werkstück durchläuft.

Ss 1st bekannt, das Werkstück auf einen in einer Ebene verschiebbaren Tisch unter dem auf einen Funkt eingestellten Elektronenstrahl in vorgenannter Weise durch Bandbedienung oder mittels Motorantrieb su bewegen und den Schweiß- bzw. Lötvorgang visuell zu kontrollieren· Diese Bearbeitungemethode ist jedoch für eine Serienfertigung nicht geeignet.

Desweiteren ist bekannt, zur Verbesserung des Schwelßgefttges die Wechselspannung des Netzes über ein Potentiometer an die Ablenkvorriohtungen des ElektroaenstmMge~ rates zu legen und somit den Elektronenstrahl in einem

10 9 8 3 8/0751

A 1o 967

12.12.1969

kleinen Bereich Mn- and hersusewegen, u« davit das Werkstück auch In laehbarfiereielien m dl· Schweißnaht aufsuheisen odes «α echaelzen. XIn lachteil dieser Methode ist, dafl hiereit das eogenennte Wedeln dee Elektronenstrahls bot «dt der letefrequens s»B» 5o Hs ««glich 1st, die »Mil experJjBentellen Untersuchungen für diesen Zweck •eist Stt niedrig ist, und daß die erforderliche Bewegung der Qokwniflnaht entlang des Ilektronenetrahle weiterhin durch Bewegung des Werkstücke erfolgt«

Veiter wurde vorgeschlagen, Jrequensgeneratoren der herkuaaliehen Art, β·Β. RC-Generatoren oder IC-Generatoren ■it rhaeenaohiebern aar Ersengang von Xreis- and Ellipeenablenkttngen des Ilektronenetrahle sa verwenden· Biese eeneratoren haben jedoch den lachteil, daß sie aeist einen Terhaitnieettßig großen Klirrfaktor hallen» and daß eine Kopplung «wischen der Prequens and der Avplitade Torhanden ist, and soait eine aweidinenelonale Tanktionedarstellang sit einer XUr die Sohweißung ausreichenden Genauigkeit daait nicht «»glich ist. Beeweiteren lassen sloh dasit nicht die kleinen, sa« Slektronenstrahlsehweifien erforderliehen Bahnaalaufsfreqtuensen erreichen·

Der Erfindung liegt die Aufgabe sugrunde, ein Verfahren sur

10 9 8? /3751 -4-

BAD ORIGINAL

A 1o 967
12.12,1969
f - me

zuverlässigen Strahlführung bei einer Schweißung oder Lotung in Elektronenstrahlgeräten anzugeben, das insbesondere für eine Serienfertigung derartiger Werketoffverbindungen geeignet ist, sowie als Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens einen ausbaufähigen Punktione- und Frequenzgenerator für die Ansteuerung von magnetischen oder elektrostatischen Ablenkvorrichtungen in Elektronenstrahlgeräten zu schaffen, der leicht zu bedienen ist, und dessen Betriebsbedingungen optimal an die jeweilige Aufgabe angepaßt werden können, so daß gute reproduzierbare Bearbeitungeergebnisse erzielt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgenäß dadurch gelöst, daß der Elektronenstrahl die Bahnkurve mit, wie an sich bekannt, konstanter Bahngeschwindigkeit oder mit modulierter Bahngeschwindigkeit durchläuft, und/oder der Elektronenstrahl eine in Frequenz, Amplitude und Schwingungsform definierte, an sich bekannte, Bewegung um die Bahnkurve ausführt.

Eine vorteilhafte Vorrichtung ziv Durchführung dieses Verfahrens stellt ein Punktione- und Trequenzgenerator für die Ansteuerung von magnetischen oder elektrostatischen Ablenkvorrichtungen in Elektrononstrahlgeräten dar, der so

109838/0751 - 5 -

A Io 967

12α12.1969
f - me

aufgetaut ist, daß ein oder wahrere Tunktionsausgänge eines oder mehrerer frequenz-amplituden- und phasen» stabilisierter Eicze!generatoren an die Eingänge eines 2weikanaligen Ausgangsverstärkers angelegt sind, dessen Ausgänge strom- oder spannungastabilisiert sind und mit ^ den Ablenkspulen oder Ablenkplatten des Elektronenstrahlgerätes verbunden sind.

Sie gleichzeitige phasenetabiIe Erzeugung -von Sinus« und Cosinus-Schwingungen, air auch von sehr genauen,in ihren Radius frequenzunabhäniigen Kreisablenkungen, die für das Elektronenstrahlschw« ißen -vorteilhafterweise mit sehr kleinen Ereisfrequetzen durchlaufen werden können, aber auch für Modulationen in eines weiten Be« reich von Irequenzen Vorzugs*eise «wischen Zehnerpoten- i sen der Vreguenswerte stufenweise und innerhalb jeder Dekade kontinuierlich verstellbar sind, und deren Amplituden je.B. zur Verstellung des Kreieradius kontinuierlich verstellt werden künnea, ist vorteilhafterweise dadurch gewährleistet, daß mindestens einer der Einselgeneratoren in an sich aus der Analogrechentechnik bekannter Weise als SinuB-Coeir.ue-Oenerator mit Ataplitudtnrtgelung geschaltet ist, vobei Lm öegenkopplungekreia der beiden in der Schaltung frforderliohen latögrierer

109838/0751 «6-

A 1o 967
12.12·1@β9
f - me

mehrere, paarweise gleichdiaensionierte and gemeinsam umschaltbar angeordnete Opazitäten vorgesehen sind, und die alt den Gegenkopplungskrelsen verbundenen Eingänge der beiden vorgenannten als Integrierer besehalteten Operationsverstärker über gemeinsam verstellbare, gleichdioensionierte Spannungsteiler mit dem Aasgang des jeweils davor angeordneten Operationsverstärkers und der Masse verbunden sind·

Eic nach Einschalten der uleichspannungsversorgung sehr schnelles Einschwingen auf die Soll-Amplitude ist dadurch gewährleistet, daß ein z-xtsehen Masse und einem der Pole der Gleichspannungsversorgung angeordnetes IC-Olied an der Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand and der Kapazität mit der Basis eines am Emitter auf Massenpotential liegenden Transistors verbanden ist, dessen Kollektor ein Heiais ansteuert» welches in Schließstellung eine Verbindung zwischen der Kapazität im uegenkopplungskrels eines dor beiden Integrierer des Sinas-Cosinus-eenerators und einem zwischen Speisespannung und Massenpotential verstellbaren Spannungsteiler herstellt.

Die Erzeugung von sehr genauen Sreleok-Reohteokschwin-

109838/0751 "⁷*

A 10 967
1E.12.1969

gangen ale auch von Idnearablenkungen an den Ablenkorganen des Elektronen«tranigerate, die für die ElektronenstrahlBohweißung vorsugswelse «it »ehr kleinen Bai **:?eqaensen durchlaufen werden kennen« aber auch für iie &»- delation in eines weiten Bereich von Trequensen vorsugsveiee swiaehen Zehnerpotenaen der Trequentswerte etofenweiee and innerhalb jeder Dekade stetig veretollbar sind, ist -vosteilhafterweise dadurch gewährleistet, daß mindestens einer der Einseigeneratoren in an sich bekannter Weise als amplituden- und frequenzstabilieierter Dreieck-Beohteokgenerator ansgefflhrt 1st unter Verwendung eines als Integrierer beschälte ten Operations verstexkers, In dessen Qegenkopplungekreis «ehrere unschaltbar angeordnete Xapasltaten Torgesehen sind, and der mit den Gegenkopplungskreis verbundene Eingang des Operationsverstärkers über einen verstellbaren Spannangeteller mit den Rechteck-Ausgang des Generators und der Hasse verbunden ist.

Eine Ireqoenraodulatlon des Sinus- und des Oosinusausgangs, und davit eine Modulation der Bahngeschwindigkeit einer Kreieablenkung des Elektronenstrahls zur Verbesserung des Schweia- oder LtStgefüges, die als sogenanntes Unfangswedeln beeeichnet werden kann, wird vozrteilhafterwlee dadaroh erreicht, daß in einen als Sinus-Cosinus-eenerator ausgebll-

109S /0751 — - 8 -

A 1o 967
12,12.1969

f - ne

deten Einzelgenerator anstelle tier beiden gleichzeitig verßtellbaren Spannungsteiler oder parallel dazu Multiplizierer eingesetzt Bind, deren eine?? Eingeg mit dem Ausgang des jeweils davor angeordneten Operationsverstärkers verbunden let, und deren Ewelter, in beiden MuEiplizierern gleichbeaufsohlagter Eingang über einen als Addierer besohalteten Operationsverstärker mit einem als Potentiometer ausgebildeten Gtlelohspannungseingang und mindestens einen weiteren Eingang verbunden ist, an den vorzugsweise ein Ausgang eines zusätzlichen Einzelgeneratore angelegt ist·

Eine Modulation der frequenz eines Dreieck» und eines fieohteck-Ausgangs und damit eine Modulation der Bahngeschwindigkeit einer Linearbewegung des Elektronenstrahls ist vorteilhafterweise dadurch ermöglicht, daß in einen als Dreieok-Reohteck-Generator ausgebildeten Elnselgenerator anstelle des verstellbaren Spannungsteilers oder parallel dazu ein Multiplizierer eingesetzt 1st, dessen einer Eingang mit dem Rechteck-Ausgang verbunden ist, und dessen zweiter Eingang über ein m als Addierer beschalteten Operationsverstärker mit einen als Potentioneter ausgebildeten aieichspannungeelngatig und mindestens einen weiteren Eingang verbunden 1st, an den vorzugsweise ein

A 1o 967
12.12.1969

Ausgang eines zusätzlichen Einzelgenerators angelegt ist·

Sine Amplitudenmodulation der Auegangsfunktionen, und ~ damit eine definierte periodieohe Bewegung des Elektronenstrahls am den Bereich der Bahnkurve zur Verbesserung des Schweiß- und lötgeftiges, die als sogenanntes Radiuswedeln bezeichnet werden kann, ist dadurch ermöglicht, daß die Eingänge des Zweikanal-Ausgangsverstärkere jeweils über einen Eingangswiderstand «it den entsprechenden Ausgängen der Einzelgeneratoren und/oder jeweils über einen Singangewiderstand mit dev Ausgang jeweils eines Kultipliaierers verbunden sind, wobei jeweils an den einen Eingang der Multiplizierer die Torge- { nannten entsprechenden Ausgänge der Einzelgeneratoren angelegt sind, und an den zweiten, in beiden Multiplisierern gleichbeaufsohlagten Eingang vorzugsweise der Ausgang eines zusätzlichen EinzeIgenerator» angelegt ist·

Eine überlagerung einer Kreis- oder Zykloidenbewegung um den Bereich der Bahnkurve zur Verbesserung des SohweiS- oder Lötgeftigee, das ζ·Β· als sogenanntes Kreiswedeln bezeichnet werden kann, wird vorteilhafterweise daduroh er-■Oglioht, dafl die Eingänge des Zweikanal-Ausgangsverstär-

1098'J 3/0751 ~ ¹° ~ BAD

A 1o 967
12.12.1969
£ - ne

kers jeweils über einen Eingangswiderstand nit den eutsprechenden Ansgängen der Einzelgeneratoren verbunden sind und über jeweils einen zweiten Eingangswiderstand an einen Kanal mit den Cosijaus-Ausgang und an anderen Kanal «it den Sinus-Ausgang eines susätsliohen Sinus« Cosinus-Generators verbunden sind.

Sin zuverlässiger Setrieb des Punktions- und Prequenz- §enerators auch bei kleinsten Trequenzen unterhalb etwa ο, 1 Ss ist vorteilhafterweise iaduroh gewährleistet, daß in den·Einseigeneratoren mit Feldeffekttransistoren bestückte Operationsverstärker V3rwendet werden.

Einige Schaltungsbeispiele des erfindungsgenäfien Punktione· Preq.uenegene^rators sind in der Zeichnung dargestellt und werden in folgenden näher besciiriebeno Es zeigen

Pig« 1 ein Blockschaltbild de * Punktione- und Prequenegenerators;

Pig· 2 die Sohaltuag eines Siuus-Coeinus-Oenerators mit Anfangswerteinstellungr

- 11 -

BAD ORIGINAL 10 9 8 3 3/0751

▲ 1o 967
12.12.t969

f - at

Yig· 3 die Schaltung eines Dreleok-Reehteck-Generatore;

tig. 4 eine ZusatBschaltung für eine Ire%uenraodulation;

Tig· 5 eine Zueatzechaltung für eine Aaplitudenmodulationo ^

In den Blockschaltbild der Fig» 1 ist ein Trequensgenerator angegeben, der zwei Einzelgeneratoren enthält, einen Sinus-Oosinus-Generator 1 mit Anplitudenregler 2 und den swei Ausgängen für die Sinusfunktion 3 und die Oosinusfunktion 4 sowie einen Dreieck-Rechteck-Generator 5 Bit jeweils einen Ausgang für die Dreieckfunktion 6 und die Reohteokfunktion 7· Die JPunktionsauegänge laufen in einen Tunktionsschalter 8 Busanoen und werden von dort wahlweise an die Eingänge 9 und 1o der swei Kanäle eines Aus- i gangsverstärkers 11, 12 gelegt, dessen strovstablisierten Ausgänge «it den Ablenkspulen 13 und 14 eines Elektronenstrahlgeräts verbunden sind· Me beiden Ablenkspulen sind einseitig jeweils über einen Shunt 15 und 16 «it der Masse 17 verbunden· Xn die Auegangskreise des stroBStaUlisierten Verstärkers ist eine !BegrenKungsaiuseige 18 eingeschaltet, eit Hilfe derer bei Auftreten einer vorgeschriebenen Hazimalspannung an den Terstärkerausgängen eine Warnblinklanpe 19 eingeschaltet wird· Über die

1 0 9 δ : ; / j 7 5 1 - 12 -

~¹²~ 1983454

A 1o 967
12.12o1969

f - «ie

steuerbaren CReichapannungseingänge 22 und 23 kann eine Paralle!verschiebung der von den Elektronenstrahl auf dem Werkstück beschriebenen Kurven eingestellt werden_β

Der Sinue-Cosinue~Generator 1 enthält zwei als Integrierer beschaltete Operationsverstärker 3o und 31, die in Reihe geschaltet sind, sowie eine Rückführung über einen als Inverter beschalteten Operationsverstärker 32. Eine derartige Schaltung stellt ein schwingungsfähiges System dar, wobei an Ausgang 3 des Operationsverstärkers 3o eine Sinusfunktion und am Ausgang 4 des Operationsverstärkers 31 eine Cosinusfunktion zur Verfügung steht. Die frequenz der Schwingung wird dabei durch die Ladewiderstände 33 und 34 durch die Kapazitäten 35 bis 44 sowie durch die Spannungsteiler 45 und 46 bestimmt«. Die Kapazitäten 35, 37, 39, 41, 43 sowie 36, 38, 4o, 42, 44 icjden Gegenkopplungskreisen der Operationsverstärker 3o und 31 sind dabei in ihren Kapazitätswerten vorzugsweise dekadisch gestaffelt und paarweise glelchdimenslonlerto Einander entsprechende Kondensatoren können mit einem Stufenschalter 47 gemeinsam in den jeweiligen Gegenkopplungskreis eingeschaltet werden. Der Stufenschalter 47 dient damit vorzugsweise als Bereiclsohalter der Frequenzdekaden· BIe beiden als Potentiometer ausgebildeten Spannungs-

1098 3 3/0751 "TIT-H-

A 1o 967
12.12,1969

f - me

teiler 45 und 46 sind gieiohdimensioniert und werden durch eine gemeinsame Achse angetrieben· Diese Potentiometer werden zur stufenlos«η Verstellung der Frequenz dee Schaltkreises vorzugsweise innerhalb einer Frequenz- ^ dekade -verwendet· Die Schaltung kann zum Schwingen angeregt werden, indem man einen feil des Signals vom Ausgang 56 des Operationsverstärkers 32 des Eingang 48 des Operationsverstärkers 31 zuführt» Zur Erzielung einer vorgeschriebenen konstanten Schwingungeamplitude wird ein ganz bestimmter Rückkopplungsgrad benötigt, der über den Aaplitudenregler 2 (Fig· 1) eingestellt wircL

Ein beschleunigtes Einschwingen des Generators wird da« durch ersielt, daß für kurze Zeit nach des Einschalten λ des Geräte und damit nach dem Anlegen eines Pole der Speisespannung an die Klemme 49 der Kondensator 37 (Fig· 2) eines der beiden Gegenkopp]ungskreise auf eine durch den Spannungsteiler 5o bestimmte Spannung aufgeladen wird· lach den Einschalten der Speisespannung lädt sich der Kon*· densator 51 über den Widerstand 52 auf. Damit wird für eine bestimmte Zeitdauer, die vorwiegend von der Zeitkonstanten des RO-öliedes 51» 52 abhängt, die Basis des Transistors 53 positiv, der Stromweg zum Relais wird geschlossen und das Relais zieht an und stellt die ?er

109833/0751 «14-

A 1o 967
12.12.1969
f - ne

bindung swisohen den Spannungsteller 5o und dem Sonden-* sator 37 über den Widerstand 55 her« Fach den Aufladen des Kondensators 51 sperrt der Transistor 53 den Strom» durchhang sum Relais 54. Das Relais 54 fällt ab, und der Spannungsteiler 5o wird abgetrennt.

In einen Sehaltungsbeispiel eines Dreieofc-Eeohteok-Seneraters 5 sind ein als Integrierer 6o beschalteter Opera-

61, ein Hysteresesohalter 62, ein Inpuls-63» eine Symmetrlerstufe 64 sowie .eine symmetrische Ausgangsstufe 65 stufenweise hinterelnandergeschaltet*

Der intervenierende Integrierer 6o integriert zunächst eine an Eingang anliegende, beispielsweise negative Gleichspannung, wobei sich am Ausgang 66 eine stetig ansteigende Spannung ergibt» Diese Ausgangespannung steuert den fyeteresesehalter 62 mit den !Transistoren 67 und 68, der beim Erreichen eines bestimmten, beispielsweise positiven Spannungewertee kippt» Durch dieses Kippen wird über den Impulsformer 63 die Syrnmetrierstufe 64 sowie die symmetrische Ausgangsstufe 65 die lingangsgleiehspannung des Integrieren auf den äquivalenten, beispielsweise positiven Wert geschaltet. Damit eingibt Bloh an Ausgang 66 dt« Integrieren 6o 9Ilk stetig abfallende Spannung die

1Ü9838/Ü751 - 15 -

A 1o 967
12.12.1969
f - me

an den bei« Sippvorgang erreichten Endwert anschließt» Bein Erreichen eines bestimmten, beispielsweise negativen Grenzwerte kippt der Qysteresesehalter erneut um, und der Torgang wiederholt sich. Man erhält damit am Ausgang 66 des Integrieren einen dreieokfurmigen Verlauf der Spannung als funktion der Zeit und am Ausgang " 69 der symmetrischen Ausgangsstufe 65 eine Rechteckfunktion gleicher Frequenz«

Über das Potentiometer 7o kann die positive und negative Sohaltspannung des Hystereseechalters 62 eingestellt werden· Der NTC-Widerstand 71 bewirkt einen Ausgleich der Temperaturdrift des Translators 67·

Die Symmetrierung beeiiglich c es Hassenpotentials und die Amplitudenstabilisierung der Reohteckfunktion wird durch dit Zenerdioden 72 und 73 bewirkt. Aus einer amplitudenstabilisierten symmetrischen Rechteckfunktion ergibt sich in der Integrierstufe 6o eine Symmetrie der Dreieckfunktion beBüglich des Spannungsnullpunkts sowie eine frequenzstabilisierung fies Generatore, da die Anstiegsgeschwindigkelt der Breieokfunktion direkt von der Reohteok-Amplitude abhängt.

- 16 109838/0751

A 1o 967
12*12.1969

f - me

Sie frequenz des Generators ist durch den Wert der la den Gegenkopplungskreis des Integrlerere 6o eingeschalteten Kapazität 72 bis 76, durch den Ladewideretand 77 sowie durch die Stellung der Potentiometer 78 und 79 bestimmt«, Die Kapazitäten 72 bis 76 sind In ihren Werten vorzugsweise dekadisch gestaffelt und über den Stufenschalter 8o in den Gegenkopplungskreis des Operationsverstärkers 61 einschaltbar α Hiermit 1st eine Bereichsumschaltung der !Frequenz vorzugsweise zwischen Zehnerpotenzen der Prequeabwerte ermöglichta Eine stufenlose Verstellung der Frequenz innerhalb einer Dekade der Frequenzwerte wird vorzugsweise über eine Verstellung des Potentiometers 78 bewirkt, während das Potentlometor 79 zur stufenlosen Verstellung der Amplitude der Dreieck- und Reokteokfunktion vorgesehen ist» Die Klemmen 81 eind mit positiver und die Klemmen 82 mit betragsmäfiig gleichgroßer negativer Gleichspannung bezüglich Hassenpoten^lal beaufschlagt.

Hit einer Zusatzschaltung gemäß Fig, 4 kann eine Frequenzmodulation der Sinus- und Cosinusfunktionen des Sinus-Cosinus-Generatore durchgeführt werden. Hierzu werden die Potentiometer 45 und 46 (Figo ?.) durch die Analogmultiplizlerer 9o und 91 ersetzt, inden an den einen Eingang der Multiplizierer die Ausgänge 56 bzw» 57 der davor angeord-

1098 3 3/0751 -17-

A 1o 967
12o12.1969
f - me

noten Operationsverstärker gelegt werden and die Auegänge der Multiplizierer mit den Ladewideretänden 33 bew. 34 verbanden werden« Der zweite, in beiden Multiplisierern gleichlaufschlagt« Eingang ist Über einen als Addierer heschalteten Operationsverstärker 92 alt einen als !Potentiometer ausgebildeten öleichspannungseingang 9? sowie mindestens einen weiteren Hingang 94 verbunden, an den vorzugsweise der Auegang eines ausätsliehen Binse!generators angelegtiird* Da« Potentiometer 93 dient dabei zur Einstellung der Grundfrequens des Generators vorzugsweise innerhalb einer Prequenadelcade, während der zusätzliche Generator die Hodulationsspannung in den Eingang 94 einspeiste Durch eine derartige frequenzmodulation erhält man über die Ablenkorgane des Elektronenstrahlgeräts ein» Modulation der Bahnge- " eohwindigkeit des Elektronenstrahls entlang des auf dem Werkstück beschriebenen Kreises. Bei extremer Modulation kann sich die Umlaufrichtung dabei sogar umkehren· Durch eine derartige Wedelung des Elektronenstrahls längs einer Schweißnaht kann das Sohwtißgefüge erheblich verbessert werden.

Eine Amplitudenmodulation der Auegangesignale des Sinus* Ooeinae-etnerators und damit eine entsprechende Modulation

109838/0751

A 1o 967
12.12.1969

t - se

dee tob Elektronenstrahl in Elektronenstrahlgerät auf dem Werkstück durchlaufenen Kreisradius kann mit der Nieohstufe gemäß Pig» 5 durchgeführt werden. Dazu wer·« den die Ausgänge 3 und 4 sowohl direkt über die gleichdieensionierten Widerstände 1oo und 1o1 an die Eingänge 9» 1o des Ausgangsverstärkers 11, 12 gelegt» als auch über jeweils einen Analogmultiplisierer 1o2, 1o3, die mit ihren Ausgängen über jeweils gleiohdinensionierte Widerstände 1o4, 1o5 Bit den entsprechenden Eingängen 9 ₉ Io des Ausgangsverstärkers verbunden sind. An swei~ ten, in beiden Multiplizierern gleiohbeaufsohlagten Eingang 1o6, 1o7 wird die Modulationsspannung vorsugsweise über den Ausgang eines eaeätsuchen Einselgenerators Bugeführt.

- 19 -

103333/0751

Claims (1)

1. A 1o 967
   12.12,1969

   f - M

   Patentansprüche

   1J Verfahren zur Führung τοη Elektronenstrahls auf vorgeschriebenen Bahnkurven auf Werkstücken od. dergl., insbesondere in Elektronenstrahlschweifimaschiaen, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl die Bahnkurve mit,[wie an sich bekannt,] konstanter BahngeschwindigkeitHoder mit modulierter Bahngeschwindigkeit durchläuft und/oder der Elektronenstrahl eine in frequenz, Amplitude und Schwingungsform definierte, an sich bekannte Bewegung um die Bahnkurve ausführt«

   2· Punktione- und Frequenzgenerator für die Ansteuerung von magnetischen oder elektrostatischen Ableakvorrichtungen in Elektronenstrahlgeräten, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein oder mehrere Funktionsauegänge (3, 4, 6, 7) eines oder mehrerer frequenz- amplituden- und phasenstabilisierter llnzelgeneratovtn (1, 5) an die Einginge (9, 1o) einte zweikanaligen Ausgangsverstärkern (11, 12) gelegt sind, dessen Ausgänge strom- oder tipannungsstabilialert sind

   10983 3/0751 -2o-

   A 1o 967
   12.12.1969

   and ait den Ablenkspulen (13» 14) oder Ablenkplatten des Elektronenstrahlgeräts verbunden sind·

   3. funktlone- und Frequenzgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nlndestens einer der Einselgäneratoren in an sich aus der Analogrechectechnlk bekannter Welse als Sinus-Coslnus-Ctonerator (1) mit Amplitudenregelung (2) geschaltet ist, wobei in Gegenkopplungskreis der beiden in der Schaltung erfordernden Integrierer nehrere, paarweise gleiohdinenslonierte und gemeinsam umschaltbar angeordnete Kapazitäten \35 - 44) vorgesehen sind, und die mit den Gegenkopplun^skrelsen verbundenen Eingänge der beiden vorgenannten als Integrierer beschälte ten Operationsverstärker (ίο, 51) über gemeinsam verstellbare, gleichdimeneio iierte Spannungsteiler (45t 46) nit den Ausgang des jeweils davor angeordneten Operationsverstärkers (32, 3o) and der Masse verbunden sind·

   4» Punktione- und Frequenzgener it or nach Anspruoh 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein swisohen der Mai ee und einen der Pole der Gleiohspannungsve:csorgung angeordnetes RC-Glied (51, 52) an der

   109838/0751 -21-

   _BAD ORIGINAL

   A 1o 967
   12.12.1969

   t - me

   Verbindungsstelle zwischen clem Widerstand (52) und der Kapazität (51) mit der Baal« eines am Emitter auf Maseenpotential liegenden Transistor (53) verbunden ist» dessen Kollektor ein Relais (54) ansteuert, welches in Schließstellung eine Verbindung zwischen der Kapazität ( (37) im Gegenkopplungskreis eines der beiden Integrierer des Slnus-Coslnus-Generators und einem swisohen Speisespannung und Ilaseenpotential verstellbaren Spannungsteiler (5o) herstellt.

   5. lunktions- und !"requenzgene rator nach Anspruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Binse !generatoren in an sich bekannter Weise als amplituden- und frequenzstabilisierter Dreieck-Rechteck -Generator (5) ausgeführt ist, unter Ver- ' wendung eines als Integrierar (6o) besohalteten Operationsverstärkers (61), in dessen Oegenkopplungskreis mehrere umschaltbar angeordnete Kapazitäten (72 - 76) vorgesehen sind, und der mit dem Oegenkopplungskreis verbundene Eingang des Operationsverstärkers (61) über einen verstellbaren Spannut: gsteiler (78) mit dem Beohteckauegang (69) des Generators und der Masse verbunden ist.

   - 22 -

   109838/07 51

   A 1c 967
   12.12.1969

   t - ae

   ο Punktione- und freqnensgenerator naoh den Ansprüchen 2 bie 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einen als Sinus-Cosinus-Generator (1) auegebildeten Einzelgenerator anstelle der beiden gleichseitig verstellbaren Spannungeteiler (45t 46) oder parallel dasu Mnltiplisierer (8o, 81) eingeeetst sind» deren •iMr Eingang alt dea Ausgang des Jwtils davor angeordneten Operationsverstärkers (56, 57) verbunden ist, und deren Streiter, in beiden Hultiplisierern (8o, 81) gleichbeaufsohlagter Eingang über einen als Addierer besohalteten Operationsverstärker (82) alt eine« als Potentiometer (83) ausgebildeten Gleichepannungsein«· gang und mindesten« eine« weiteren Eingang (84) verbunden ist, an den vorsugswelse ein Ausgang eines susätsliohen Einzelgeneratore angelegt ist.

   7· Punktione- und Frequensgenerator nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dafi in einen als Dreieck-Rechteck-Generator (5) ausgebildeten Eineelgenerator anstelle des verstellbaren Spannungsteilers (78) oder parallel dasu ein Multipli-Bierer eingesetzt ist, dessen einer Eingang alt dea Rechteck-Auegang (69) verbunden ist, und dessen «weiter Eingang über einen als Addierer besohalteten Ope-

   109838/0751 -23-

   A 1o 96?
   12*12,1969
   f - «e

   rationsverstärker «it eine« al· Potentiometer ausge~ bildeten eieiehspannungseingang und «indeetena eine« weiteren Eingang verbanden ist» an den ToriugsWeise ein Auegang eines sus&tsliehen Einselgenerator* angelegt ist·

   8« fnnktions- and Irequensgenerator nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gelee qqii iohnit , daß die Eingänge (9· 1o) des Zveikanal-Auegangereretärkere (11, 12) jeweils über einen Singangewideretand (9o, 91) «it den entsprechenden Ausgängen (3_f 4) der Slnselgeneratoren und/oder jeweils Über einen Bingangswiderstand (94t 95) mit den Ausgang jeweils eines Hol* tiplisierers (92* 93) Terbunden sind, wobei jeweils an den einen Eingang der Multiplizierer die Torgenannten entsprechenden Auegange (3, 4) der Einseigeneratoren angelegt sind, und an den «weiten, in beiden Haltiplisierern gleiohbeaofsohlagten Eingang (96, 97) vorsage* weise der Ausgang eines susätsliohen Einseigenerators angelegt ist.

   9· Vanktions- und Vrequensgeneacator nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekenneeich.net, daß die Eingänge (9· 1o) dej Zweikanal-AusgangsYerstar-

   - 24 -

   109833/0751

   A 1o 967
   12.12,1969
   f - ine

   kers (11, 12) jeweils über einen Eingangswiderstand mit den entsprechenden Ausgängen der Einzelgeneratoren verbunden sind und über jeweils einen zweiten Eingangswiderstand am einen Kanal mit dem Gosinus-Ausgaug (4) und am anderen Kanal mit dem Sinus-Ausgang (3) eines zusätzlichen Sinus-Cosinus-Generators verbunden sind»

   1o„ Punktione- und Frequenzgenerator nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Einzelgeneratoren (1, 5) mit Feldeffekttransistoren bestückte Operationsverstärker verwendet werden«,

   109833/0751