DE2026144A1

DE2026144A1 - Elektronenstrahl-Ablenksystem

Info

Publication number: DE2026144A1
Application number: DE19702026144
Authority: DE
Inventors: Hubert Saint-Cloud; Girard Francois Velizy Leboutet (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1969-05-30
Filing date: 1970-05-29
Publication date: 1970-12-03
Also published as: FR2045049A5

Description

101 BcL.Murat, Paris 16eme,Frankreich

Elektronenstrahl-Ablenksystem

Die Erfindung bezieht sich auf Geräte, bei denen Bündel von Elementarteilchen, insbesondere Elektronen, zum Zweck derVerwendung bei der RaHographie oder zur Bestrahlung verschiedener Produkte angewendet werden.

Solche Geräte enthalten einerseits Einrichtungen zur Erzeugung und Beschleunigung der Teilchen und andrerseits Vorrichtungen, im allgemeinen magnetischer Art zur Führung und Ablenkung der beschleunigten Teilchen, damit diese durch Auftreffen auf den betreffenden Körper oder das betreffende Produkt in der gewünschten Weise praktisch anwendbar sind.

Wegen der kleinen Querschnittsabniessungen der Teilchenbündel im Vergleich zu den Querschnittsabmessungen der zu bestrahlenden Zonen ist es notwendig, eine geometrische Ablenkung der Teilchenbündel durch eine zyklische Winkeländerung der Austrittsrichtung am Ausgang der Geräte vorzunehmen.

Dtees Ablenkverfahren ergibt jedoch den Nachteil, dass es Schwankungen der Bestrahlungsdichte bei den Maximalwerten der Winkelablenkung zur Folge hat.

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Die erste Ursache hierfür ist rein geometrischer Art und folgt aus der schrägen Lage des Bündels bei diesen Werten, die zur Folge hat, dass eine gegebene Energie auf eine grössere Auftrefffläche verteilt wird.

Die zweite Ursache hierfür ergibt sioh aus der Tatoaoho, dass das Bündel nicht aus Teilchen mit gleicher Geschwindigkeit, also gleicher Energie besteht, sondern aus Teilchen, deren Seschwindigkeiten zwischen zwei Grenzwerten verteilt sind. Da die magnetischen Ablenkungen umgekehrt proportional zur Tgilchenenergie sind, wird der am wenigsten energiehaltige Teil des Bündels am stärksten abgelenkt. Diese Erscheinung verstärkt bei grossen Ablenkwinkeln noch zusätzlich, die tingleichmässigkeit der Bestrahlungsverteilung.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, diese Nachteile dadurch zu vermeiden, dass dem Teilchenbündel eine zweite Ablenkung in entgegengesetzter Richtung zu der ersten Ablenkung in der Nähe der zu bestrahlenden Zone erteilt wird.

Sin Elektronenstrahl-Ablenksystem mit einer Gruppe von Elektromagneten, die im Weg des Elektronenstrahls angeordnet sind und diesem eine in Abhängigkeit von der Zeit zyklisch veränderliche erste Ablenkung um einen gegebenen Punkt und in einer gegebenen Ebene erteilen, ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Gruppe von Elektromagneten im Weg des Elektronenstrahls an einer von der ersten Gruppe verschiedenen Stelle angeordnet ist und dem Elektronenstrahl in der gleichen Ebene eine von der ersten Ablenkung abhängige zweite Ablenkung in entgegengesetzter Richtung erteilt.

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iSin Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.Darin zeigen :

Fig.1 eine Vorderansicht eines Elektronenstrahl-Ablenksystems nach der Erfindung,

Fig.2 eine Dberansicht der Anordnung von Fig,1 und

Fig.3 zwei Kurven der Ergebnisse, die mit bzw. ohne die

erfindungsgemässe Vorrichtung erhalten werden« *

Die in Fig.1 und 2 dargestellte Anordnung enthält eine erste magnetische Anordnung 1 zur Erzeugung eines veränderlichen Ablenkwinkels, eine zweite magnetische Ablenkanordnung, die von zwei Elektromagneten 2 und 3 mit ihren Spulen 4 und 5 und ihren Luftspalte δ bildenden Polschuhen 6 und 7 gebildet ist, sowie eine Gruppe von Elektronenstrahl-Detektorvorrichtungen, die durch drei Ionisierungskammern 9, 10, 12 gebildet sind, die hinter der zweiten Ablenkanordnung angeordnet sind«

Im Betrieb wird dem Elektronenstrahl 13 von dem ersten Elektromagnet 1 eine zeitlich zyklisch veränderliche |

Wechselablenkung zwischen zwei Grenzstellungen 14 und erteilt, in. deren Verlauf die zuvor erwähnten nachteiligen Erscheinungen auftreten. Insbesondere durchläuft ein Teilchen grosser Energie eine wenig abgelenkte Bahn, wie die Bahn 16, während ein Teilchen kleinerer Energie eine stärker nach aussen abgelenkte Bahn nach Art der Bahn durchEuft. .

Beim Durchgang durch den Luftspalt des zweiten Elektromagnets 2, dessen Magnetfeld parallel zu demjenigen des ersten Elektromagnets 1, jedoch in entgegengesetzter Richtung verläuft, wird dem Elektrcnstrahl eine zweite

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Ablenkung entgegengesetzt zu der ersten Ablenkung derart erteilt, dass einerseits die Neigung äer Seilctien bahnen verringert wird und andrerseits aus dem gleichen Grund wie suvor ein Teilchen kleiner Energie₉ dae ein® sehr stark nach aussen abgelenkte Bahn 17 durchläuft₈ in der Anordnung 2 eine starke Ablenkung erleidet^ durch die ©s bei 18 nach innen gelenkt wird_s so dass es siefe mit der Bahn Seines eoergiereiehen und daher wenig abgelenkten Seiicheos kreuzt₀

Es ist möglich, diese zweite Ablenkung auf die äusserstes Stellungen des Elektronenstrahls sia heschränkeOo

Bs ist jedoch vorteilhaft, äie zweite Ablenkung propor=» tional zu der ersten Ablenkung zu gestalten;, so dass sie Null ist, wenn sich der Elektronenstrahl in der Mittelachse des bestrahlten Bereichs befindet und alt suoehmender iieigung fies Elektroaeostrahls proportional ansteigt.

Zu diesem Zweck muss der Wert des Ablenkoagnetf©Ids ' proportional zu äer !©igung des Elektronenstrahls -

sein« Damit dies erreicht wird«, haben die Polschuh® der Slektromagnete 2 und 3 oit wachsender Eotferaang von der Mittelachse des bestrahlten Bereichs ©ims gia° nehmende Höhe 11 unä eioeo.abnehmenden Abstand S₅,*

Wenn die Polachuhe 6 uü& 7 äer beiden einanäes liegenden Magnete 2 anä-3 sieh bis in die Mh@ Kittelachse erstreckeü₀ kann das eich aus ö©g der beiden Polpaar© mit jeweils ©atgegeog@s©tg'fe©2' resultierenäe Magnetfeld @ia© Eoro'haben;, vji® bei Yerwenäuog voa vi©Ep®iig@o Xüiasen

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Bei geeignet bemessenen V/erten der von den beiden Elektromagneten 2 und 3 erzeugten Magnetfelder kann man somit die Nachteile der bekannten Ablenksysteme, wie beispielsweise des Elektrcmagnets 1 beseitigen, d.h. einerseits die bei starker Neigung des Elektronenstrahls erhaltene Bestrahlungsdichte gleichförmig machen und andrerseits unter den gleichen Bedingungen den energetischen Wirkungsgrad dadurch erhöhen, dass die Teilchen unterschiedlicher- Energie in einem einzigen Punkt fokussiert werden.'

Die Ionisierungskammem9, 10, 12 stellen die genaue lage des abgelenkten Elektronenstrahls fest und gewährleisten über geeignete elektrische Differenzverstärkerschaltungen, die nicht dargestellt sind, die Änderung der Ströme in den Elektromagneten 2 und 3 in der Weise, dass die Ablenkzone richtig zentriert wird und eine gute Fokussierung des Elektronenstrahls bei den äussersten Ablenkwinkeln im Punkt 19 erhalten wird.

Es ist zweckoässig, die zu bestrahlenden Stoffe oder Produkte in dieser Fokussierungsebene anzuordnen.

Fig.3 zeigt ein Diagramm,. das die durch die Erfindung -

erzielte Verbesserung der Bestrahlungseigenschaften erkennen lässt.

Die horizontale Achse dieses Diagramms bezieht sich auf die Ausdehnung der bestrahlten Fläche, während auf · der vertikalen Achse die Bestrahlungsdichte aufgetragen

ist. -

Die Kurve 21 zeigt ,den Verlauf der Änderung der Bestrahlungsdichte im Falle einer normalen Ablenkung. Es ist eine stetige Änderung in der gesamten bestrahlten Sone erkennbar,

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die auaaerdera von einer geometrischen Verbreiterung begleitet ist, die zu einer Unsicherheit hinsichtlich der genauen Abmessungen der bestrichenen Zone führte

Die Kurve 22 zeigt den Verlauf der Änderung" der Bestrahlungsdichte bei einer Ablenkung mit dem erfindungsgemässen System.

Es ist zu erkennen, dass durch die doppelte Wirkung der Begradigung der äusseren Elektronenbahnen und der Energiefokussierung der Teilchen eine breite nutzbare horizontale Stufe 23 in der Kurve vorhanden ist, die von genau definierten, scharf nach UuIl abfallenden Planken 24 begrenzt ist, so dass bei gleicher dem Elektronenstrahl zugeführter leistung ein besserer Gesamtwirkungsgrad der Bestrahlung erhalten wird»

Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

Elektronenstrahl-Ablenksystem mit einer Gruppe von Elektromagneten, die im Weg des Elektronenstrahls angeordnet sind und diesem eine in Abhängigkeit von der Zeit ' zyklisch veränderliche erste Ablenkung um einen gegebenen Punkt und in einer gegebenen Ebene erteilen, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Gruppe von Elektro- -

magneten im Weg des Elektronenstrahls an einer von der ersten Gruppe verschiedenen Stelle angeordnet ist und dem Elektronenstrahl in der gleichen Ebene eine von der M

ersten Ablenkung abhängige zweite Ablenkung in entgegengesetzter Richtung erteilt.
2. Elektronenstrahl-Ablenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete der zweitens Gruppe mit Polschuhen versehen sind, die so geformt SiBd₄ dass die zweite Ablenkung auf den Elektronenstrahl nur bei

den Maximalwerten der ersten Ablenkung ausgeübt wird» . ·
3. Elektronenstrahl-Ablenksystem nach Anspruch 1, dadurch · gekennzeichnet, dass die Elektromagnete der zweiten

• Gruppe mit einer Stromquelle verbunden sind, die von im Weg des Elektronenstrahls angeordneten Elektronendetektoren gesteuert wird.
4. Elektronenstrahl-Ablenksysteo nach Anspruch 3, dadurch

" "gekennzeichnet, dass die Elektronendetektoren Ionisierungs-

kammern sind.
5. Elektronenstrahl-Ablenksystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass drei lonisierungskammern vorgesehen sind, von denen zwei in den den Maximalwerten der ersten Ablenkung entsprechenden äusaersten Bahnen des Elektronenstrahls angeordnet sind, während die dritte in der dem

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Wert Null des Ablenkwinkels der ersten Ablenkung entsprechenden Sahn des Elektronenstrahls liegt.

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