DE3442207A1 - Elektronenstrahl-istpositionsgeber - Google Patents
Elektronenstrahl-istpositionsgeberInfo
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Description
8451 8
LEYBOLD-HERAEUS GmbH
Bonner Straße 498
Bonner Straße 498
D-5000 Köln - 51
" Elektronenstrahl-Istpositionsgeber "
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Detektion der x- und y- Koordinaten der Auftreffstelle des Elektronenstrahls
auf das Targetmaterial in Elektronenstrahl-Verdampferquellen, -Schmelzanlagen und -Schweißkanonen, die von der x-
bzw. y-Koordinate monoton abhängige elektrische Spannungen oder Ströme abgibt und die insbesondere zum Einsatz als Ist-
-Positionsgeber einer Regelschleife zur Steuerung der Elektronenstrahlpositionierung
geeignet' ist.
Unter Targetmaterial wird hier bei Elektronenstrahl-Verdampferquellen
das zu verdampfende Material, bei Elektronenstrahl-Schmelzanlagen das einzuschmelzende Material, und bei Elektronenstrahl-Schweißkanonen
das Material der zu verschweißenden Teile verstanden. Bei jeder der genannten Anlagen kommt der
exakten Führung des Elektronenstrahls große Bedeutung zu; so wird zum Beispiel bei den Verdampferquellen der Elektronenstrahl
derart über die Oberfläche des zu verdampfenden Materials geführt, daß auf einer bestimmten Fläche eine möglichst gleich-
ο mäßige Oberflächentemperatur und damit eine über diese Fläche
konstante Abdampfrate erzielt wird. Bei den Elektronenstrahl-Schmelzanlagen
kommt es darauf an, daß der Elektronenstrahl nicht neben die aufzuschmelzenden Materialien trifft und bei den
Elektronenstrahl-Schweißkanonen muß der Elektronenstrahl exakt
5 entlang der Trennungslinie der zu verschweißenden Teile geführt
werden. Der Elektronenstrahl wird bei den genannten Anlagen über elektrische und magnetische Felder auf die gewünschte
Position gelenkt. Die Einrichtung zur Erzeugung dieser Felder wird als Ablenksystem bezeichnet. Die Einstellung der Position
S ·! S 1 8
3U2207
der Auftreffstelle des Elektronenstrahls erfolgt durch entsprechende
Dimensionierung und Justierung des Ablenksystems sowie durch Anlegen geeigneter Stellgrößen in Form von elektrischen
Spannugen und Strömen an das Ablenksystem. Diese Spannungen und Ströme stehen naturgemäß eher mit der Sollposition des
Elektronenstrahls in direktem Zusammenhang, die Genauigkeit der Istposition konnte bisher nur durch entsprechend hohe Anforderungen
an die zeitliche Stabilität und die Temperaturempfindlichkeit des Ablenksystems indirekt gewährleistet werden.
Lediglich bei den Elektronenstrahl-Schweißkanonen sind Regelungen der Elektronenstrahlposition bekannt. Bei diesen Positionsregelungen werden die von der Elektronenstrahl-Auftreffstelle
ausgehenden Sekundärelektronen detektiert, deren Intensität davon abhängt, ob der Elektronenstrahl genau auf die zu verschweißende
Trennfuge oder daneben fällt. Diese Abhängigkeit des Sekundärelektronenstroms wird zur Ableitung der Stellgröße
für die Elektronenstrahlpositionierung quer zur Trennfuge ausgenützt.
Mit diesem Positionssensor kann jedoch keine geregelte Führung des Elektronenstrahls entlang der Trennfuge realisiert
werden, nicht-geradlinig verlaufende Schweißnähte können daher nicht ohne Drehung des Werkstücks gegenüber dem Ablenksystem
in einem Arbeitsgang ausgeführt werden.
Bei den Elektronenstrahl-Verdampferquellen und Aufschmelzanlagen sind bisher nur Regelungen der Elektronenstrahlintensität
über Ionen-Sondenelektroden bekannt geworden. Die Position der Auftreffstelle konnte hier bisher nur optisch über
entsprechende Schaugläser kontrolliert werden. Die Auftreffstelle des Elektronenstrahls hebt sich aber im sichtbaren Bereich nur sehr unscharf und mit geringem Kontrast gegenüber der restlichen Targetfläche ab, da wegen der thermischen Leitfähigkeit des Targetmaterials ein weit größerer Bereich aufglüht, als es der von den Elektronen unmittelbar bombardierten Fläche entspricht.
entsprechende Schaugläser kontrolliert werden. Die Auftreffstelle des Elektronenstrahls hebt sich aber im sichtbaren Bereich nur sehr unscharf und mit geringem Kontrast gegenüber der restlichen Targetfläche ab, da wegen der thermischen Leitfähigkeit des Targetmaterials ein weit größerer Bereich aufglüht, als es der von den Elektronen unmittelbar bombardierten Fläche entspricht.
Zur Lösung aller bisherigen Probleme, die auf die Nichtverfügbarkeit
eines leistungsfähigen und universell einsetzbaren Istpositionsgebers für die Detektion der Auftreffstelle des Elek-5
tronenstrahls in den genannten Anlagen zurückzuführen sind, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Auftreffstelle mit
den Koordinaten (x,y) durch die von der Auftreffstelle ausgehende Röntgenstrahlung über ein Blendensystem auf eine Halbleiterdetektoranordnung
abgebildet wird, die Bildpositionskoordinaten (x',y') direkt proportional den x,y-Koordinaten sind und
die von der Bildposition abhängigen Photoströme bzw. -spannungen (Detektorsignale) an den Elektroden der Halbleiterdetektoianordnung
über die Auswerteelektronik in elektrische Spannungen oder Ströme (Ausgangssignale) umgewandelt werden, die von
?_ .r, den x- bzw. y-Koordinaten monoton ahlvin^ip sind.
Sowohl die charakteristische .Röntgenstrahlung als auch die
Rontgenbremsstrahlung ist direkt proportional der Dichte der auf das Targetmaterial aufprallenden Elektronen. Die Eindringtiefe
der Elektronen und der Röntgenstrahlen in das Targetmaterial ist gering verglichen mit dem üblichen Elektronenstrahldurchmesser.
Röntgenstrahlen werden daher nur von jenem Targetmaterial-Oberflächenbereich ausgesendet, auf den der Elektronenstrahl
auftrifft, wobei das Intensitätsmaximum der emittierten Röntgenstrahlen bei der üblichen Gauß-V er teilung der
Elektronenstrahlintensität im Zentrum der Auftreffstelle des ,
Elektronenstrahls liegt. Durch Verwendung der von der Auftreffstelle des Elektronenstrahls ausgehenden Röntgenstrahlung an
Stelle der sichtbaren, infraroten oder ultravioletten elektromagnetischen Strahlung erhält man daher ein scharfes, kontrast-5
reiches Bild der Auftreffstelle.
Für die Detektion des durch die' Röntgenstrahlen über das Blendensystem
entworfene Bild der Auftreffstelle des Elektronenstrahls werden gemäß der Erfindung Halbleiterphotodioden
verwendet, wobei am einfachsten deren direkte Röntgenstrahlen- . empfindlichkeit ausgenützt werden kann. Hiefür sind offene ,
Photodioden (ohne Deckglas) mit einer möglichst dicken Sperrschicht gut geeignet. Da diese aber auch besonders im sichtbaren,
in geringerem Ausmaß auch im infraroten und ultravio··-
letten Spektralbereich empfindlich sind und diese Bereiche der
J elektromagnetischen Strahlung keine brauchbare Bildinformation |
liefern, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ;
zwischen der Auftreffstelle des Elektronenstrahls und der Halbleiterdetektoranordnung
eine in dem von der Auftreffstelle emittierten Röntgenstrahlen-Spektralbereich gut durchlässige und im
sichtbaren, infraroten und ultravioletten Spektralbereich praktisch undurchlässige Filter-Folie bzw. -Schicht angeordnet werden.
Besonders vorteilhaft ist es hiebei, wenn die Filter-Folie unmit- j
telbar beim Blendensystem angeordnet ist und dort gleichzeitig S 0 die Trennwand zwischen dem Hochvakuumbereich des Elektronen- ;
strahl- und Targetraumes einerseits und dem Normaldruckbereich ! der Halbleiterdetektoranordnung andererseits bildet.
Die Abbildung der Auftreffstelle des Elektronenstrahls auf die Photodiodenanordnung erfolgt am einfachsten nach dem Lochkameraprinzip,
diesemgemäß das Blendensystem aus einer kreisförmigen Lochblende besteht.
Da nicht die Form der Auftreffstelle des Elektronenstrahls interessiert,
sondern nur deren Position, sieht die Erfindung als weitere wichtige Möglichkeit vor, daß das Blendensystem aus zwei ;
0 kreisförmigen Lochblenden oder aus zwei rechtwinkelig angeord- :
neten Schlitzblenden besteht, von denen die eine für die Abbildung
dor x-Kooidinate und die andere füi die Abbildung der
v-K.oordinate verwendet wird.
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Die Schlitzblenden erlauben dabei die Ausnützung eines höheren
Röntgenstrahlfluß-Raumwinkels ohne Ortsauflösungsverlust,
sie sind daher besonders bei geringer Eiektronenstrahlleistung vorteilhaft, da in diesem Fall mit einer geringen Röntgenstrahl- ι
intensität das Auslangen gefunden werden muß.
Um zu den x- und y- Koordinaten streng proportionale Ausgangsspannungen
oder -ströme zu erhalten, sieht die Erfindung vor, daß als Hälbleiterdetektoranordnung im Falle der einzelnen Lochblende
am besten eine zweidimensionale Lateraldiode, die auch unter der Bezeichnung PSD (Position Sensitve Detector) bekannt
ist, verwendet wird. Entsprechend werden im Falle der zwei- j fachen Loch- bzw. Schlitzblende am besten als Halbleiterdetek- |
toranordnung zwei eindimensionale Lateraldioden verwendet. Bei ι
den Lateraldioden handelt es sich um großflächige PN, PIN oder Schottky-Dioden bei denen ein Teil der in der Sperrschicht
absorbierten Lichtquanten Elektron-Lochpaare erzeugt. Diese Ladungsträger teilen sich je nach ihrer Entfernung von den Elektroden
am Rande der Schicht auf die· Elektroden auf, wodurch aus dem Verhältnis der Elektrodenströme auf die Auftreffstelle !
des Lichtquants geschlossen werden kann. Bisher wurden diese ;
Dioden nur im sichtbaren Bereich verwendet, sie zeigen jedoch ; auch eine für die erfindungsgemäße Anwendung ausreichende
direkte Empfindlichkeit im Röntgenbereich. Si-Lateraldioden zeigen ein Maximum der direkten Röntgenempfindlichkeit bei
5 einer Quantenenergie von rund 10 kev, G?.As-Lateraldioden
zeigen bei höheren Quantenenergien eine weit höhere Quantenausbeute
als Si-Lateraldioden, GaAs- Lateraldioden werden daher vorteilhaft bei hohen Quantenenergien und niedrigen Röntgenintensitäten
eingesetzt.
Wenn keine Proportionalität zwischen den x- und y-Koordinaten
und den Ausgangsspannungen bzw. -strömen des Positionsgebers benötigt wird und der Elektronenstrahl nur innerhalb der unmittelbaren
Umgebung eines festen Zielpunktes bewegt werden
soll, sieht die Erfindung im Falle der einzelnen Lochblende vor, daß die Halbleiterdetektoranordnung aus einer Vier-Quadranten-Photodiode besteht; im Falle der zweifachen Loch- bzw. Schlitzblende, daß die Halbleiterdetektoranordnung aus zwei rechtwinkelig angeordneten Zwei-Quadranten-Photodioden besteht, wobei jede einer Blende zugeordnet ist.
soll, sieht die Erfindung im Falle der einzelnen Lochblende vor, daß die Halbleiterdetektoranordnung aus einer Vier-Quadranten-Photodiode besteht; im Falle der zweifachen Loch- bzw. Schlitzblende, daß die Halbleiterdetektoranordnung aus zwei rechtwinkelig angeordneten Zwei-Quadranten-Photodioden besteht, wobei jede einer Blende zugeordnet ist.
Als Quadranten-Photodiode wird hier auch eine entsprechende Anordnung aus diskreten Dioden verstanden.
In Ausgestaltung der Erfindung kann möglichst dicht vor der Eintrittsfläche der jeweiligen Photodiode eine Fluoreszenzschicht
(scintillation phosphor) angeordnet sein, die die von der Elektronenstrahlauftreffstelle
ausgehende Röntgenstrahlung am Ort des Auftreffens auf die Fluoreszenzschicht in eine längerwellige,
bevorzugt im sichtbaren Bereich liegende, elektromagnetische Strahlung umwandelt, für die die Photodiode höhere Empfindlichkeitswerte
aufweist.
Φ H
- 14 -
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen der Strahlungseintrittsfläche
der jeweiligen Photodiode und der Fluoreszenzschicht eine Lichtleiterplatte (fiber optic face plate) angeordnet
sein. Diese reduziert die Röntgenbelastung der Lateraldiode und verhindert damit die Strahlenschädigung der Lateraldiode,
die ohne diese Maßnahme bei sehr hohen Röntgenintensitäten nur eine begrenzte Lebensdauer aufweist.
Die von den Elektroden der Halb leiterde tektoranordung abgegriffenen
Detektorsignale sind nicht nur von der Position der Auftreffstelle des Elektronenstrahls abhängig, sondern auch direkt
proportional der Röntgenstrahlintensität. Es ist daher wichtig, die Auswerteelektronik derart auszubilden, daß ein ausschließlich
positionsabhängiges Ausgangssignal erzielt wird. Hiefür wird ; eine Auswerteelektronik (Anordnung zur elektrischen Verarbei-
tung der Detektorsignale) verwendet, wie sie an sich für die bisherigen Einsatzgebiete der Lateraldioden im optischen Bereich
bereits bekannt und bewährt ist. Gemäß einem diesbezüglichen Merkmal der Erfindung wird die Auswerteelektronik so ausgeführt,
daß für die jeweils betrachtete Koordinate zur Differenz und zur Summe der an den Elektroden der Halbleiterdetektor- '
anordnung abgegriffenen Detektorsignale proportionale Differenz- und Summensignale gebildet werden, das Differenzsignal durch das J
Summensignal dividiert und das so erhaltene, ausschließlich von der betrachteten Koordinate abhängige Positionssignal als Ausgangssigm·!
abgegeben wird.
Der wichtigsten Anwendung der Erfindung gemäß kann dieses Ausgangssignal zur Regelung der Position der Auftreffstelle des
Elektronenstrahls auf einen bestimmten Sollwert der x- bzw. y-Koordinate verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal kann das von der Aus- I werteelektronik ohnehin erzeugte Summensignal zur Regelung der ;
Stromstärke des Elektronenstrahls auf einen bestimmten Sollwert verwendet werden.
Vor allem für Elektronenstrahl-Bedampfungsanlagen ist ein Erfin-0
dungsmerkmal wichtig, demgemäß vor dem Blendensystem eine j Schutzfolie angeordnet wird, welche die Bedampfung des Blendensystems
bzw. der Filterfolie verhindert. Es ist auch denkbar, daß diese Schutzfolie gleichzeitig die Funktion der Filterfolie
übernimmt. Die Schutzfolie kann am einfachsten jeweils beim 5 Belüften der Hochvakuumanlage ausgewechselt werden.
Insbesondere bei Bandbedampfungsanlagen kann jedoch die auf der Schutzfolie durch die Bedampfung akkumulierte Schichtdicke so
groß werden, daß die Röntgenstrahlintensität schon während eines Bedampfungszyklusses unter die Ansprechempfindlichkeit der HaIb-0
Ie i te rdetek tor anordnung absinkt. In diesem Fall wird in Ausgestaltung
der Erfindung die Schutzfolie hinter einer zwischen Schutzfolie und Targetmaterial angeordneten Aufdampf-Blendenöffnung
kontinuierlich oder fallweise quer zur Bedampfungsrichtung bewegt.
wodurch immer wieder eine unbedampfte Schutzfolie in den Ab- '■
bildungsstrablengang gelangt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Bewegung der Schutzfolie durch das Summensignal derart gesteuert werden, daß
die auf das Detektorsystem auftreffende Röntgenstrahlintensitat nicht unter einen zulässigen Grenzwert absinkt. Bei Erreichen
des zu diesem unteren Röntgenstrahlintenstäts-Grenzwert pro- ; portionalen Grenzwertes des Summensignals kann eine Erhöhung
der kontinuierlichen Schutzfolien-Bewegungsgeschwindigkeit oder die augenblickliche Beförderung eines unbedampften Schutzfolien-Stückes
in den Bereich der Aufdampfblendenöffnung ausgelöst werden.
Als besonders vorteilhaftes Erfindungsmerkmal wird schließlich genannt, daß bei Bandbedampfungsanlagen das zu bedampfende
5 Folienband die Funktion der Schutzfolie übernehmen kann.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und 2 die beiden Varianten mit einer Lochblende
bzw. mit zwei Schlitzblenden; Fig. 3 und 4 zeigen Ausführungsdetails,
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für die Auswerteelek-0 tronik.
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In Fig. 1 sind zunächst der Elektronenstrahl —1—, der an der
Auftreffstelle —2— auf das Targetmaterial —3— auf trifft.
sowie die Koordinatenachsen X und Y, mit denen die Koordinaten χ und y der Auftreffstelle festgelegt werden, schematisch
im Schrägriß dargestellt. Die von der Auftreffstelle ausgehenden und von der Lochblende —5— ausgeblendeten Röntgenstrahlen
—4— bilden die Auftreffstelle nach dem Lochkameraprinzip
1 2
auf die zweidimensionale Si- ) oder GaAs- )Lateraldiode —7--ab.
Die Filter-Folie —6—, die am einfachsten aus einer we-ο
nige Mikrometer dicken Al-Folie besteht, läßt die Röntgenstrahlung mit geringer Abschwächung passieren, während sie die sichtbare,
infrarote und ultraviolette Strahlung praktisch vollständig reflektiert bzw. absorbiert. Die Elektroden —8— der Lateraldiode sind
mit der Auswerteelektronik —9— verbunden. Diese liefert zu den
Bildkoordinaten (x',y!) proportionale Spannungen oder Ströme.
Die Dimensionierung der Größe des Blendenloches ergibt sich entsprechend dem gewünschten
Kompromiß zwischen hoher Ortsauflösung (kleines Loch) und ausreichendem Röntgenstrahlfluß (großes Loch). Der Abbildungsmaßstab,
das heißt das Verhältnis der Bildkoordinaten x1 bzw. y1
zu den Gegenstandskoordinaten χ bzw. y ist gleich dem Verhältnis der Abstände zwischen Lochblende und Lateraldiode einerseits und
Lochblende und Targetmaterialoberfläche andererseits.
-1S-
In Fig. 2 ist der Elektronenstrahl —1— zur Vereinfachung der
Zeichnung mit verschwindender Querabmessung dargestellt. Die von der Auftreffstelle —2— des Elektronenstrahls ausgehenden
Röntgenstrahlen —4— werden über eine zweifache Schlitzblende
^ —10—, die zwei rechtwinkelig · angeordnete Schlitze —11— und
—12— enthält, ausgeblendet und gelangen auf die Halbleiterde
tek to rano rdnung —13—, die aus zwei eindimensionalen Lateraldioden
—14— und —15— besteht. Diese sind mit der Auswerteelektronik
—9— verbunden. Die Schlitzbreite ergibt sich wieder ο aus einem Kompromiß zwischen Ortsauflösung und Intensität. Die
Schlitzlänge für den X-Schlitz —11— wird so gewählt, daß auch
für die extremen y-Koordinatenwerte am Targetrand ausreichend Röntgenstrahlen durch diesen Schlitz auf die Lateraldiode —14—
fallen. Die Schlitzlänge für den Y-Schlitz —12— wird so gewählt,
daß auch für die extremen X-Koordinatenwerte ausreichend Röntgenstrahlen durch diesen Schlitz auf die Lateraldiode
—15— fallen.
In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Filter-Folie —16— aus z. B. Aluminium
direkt mit der Blende —17— aus z. B. Blei oder Tantal
verbunden ist. Die Anordnung kann vorteilhaft als vakuumdichte Trennwand zwischen dem Hochvakuum des Target- bzw. Elektronenstrahlraumes
und der zweckmäßig an normalen Atmosphärendruck befindlichen Halbleiterdetektoranordnung eingesetzt werden.
Weiters ist die Anordnung der Schutzfolie —19— und der vorgeschalteten
Aufdampfblende —20— sowie die Bewegungsrichtung
—18— der Schutzfolie gezeigt. Das Targetmaterial befindet
sich unterhalb, das Detektorsystem oberhalb der abgebildeten Anordnung. Die Aufdampfblende bewirkt eine Reduktion der jei
weils bedampften Schutzfolienfläche. Die Wahl des Durchmessers j der Aufdampf-Blendenöffnung ist nach unten dadurch begrenzt,
daß durch die Aufdampfblende' keine Abschirmung der für die '
Abbildung der Auftreffstelle des Elektronenstrahls notwendigen Röntgenstrahlen erfolgen darf.
In Fig. 4 ist die Anordnung der Lichtleiterplatte —22— zwischen
der Eintrittsfläche der Lateraldiode —21— und der Fluoreszenzschicht
—23— gezeigt.
In Fig. 5 ist schließlich ein bewährtes Ausführungsbeispiel für die Auswerteelektronik gezeigt. Die von der Lateraldiode —D —
gelieferten Ausgangssignale, die Photoströme L und L werden zunächst über die beiden Vorverstärkerstufen Vl und V2 ) verstärkt.
Durch die Anordnung der Widerstände R werden die Operationsverstärker V3 und V4 ) als Summen- bzw. Differenzverstärker
betrieben. Diese liefern an ihren Ausgängen eine zu L + I_ pro-
portionale Summenspannung Σ bzw. eine zu L - L proportionale Differenzspannung Δ. Diese Differenzspannung wird im Analog-
Dividierer Σ/Δ ) auf die Summenspannung bezogen, sodaß am
Ausgang des Analog-Dividierers eine Röntgenstrahlintensitäts- !
und damit Elektronenstrahlintensitäts-unabhängige, ausschließlich ;
Elektronenstrahlpositions-abhängige Ausgangsspannung . U zur !
p ι
Verfügung steht. Die am Ausgang von V3 anfallende Summen- ;
spannung kann als positionsunabhängige, ausschließlich von der ί
Intensität des Elektronenstrahls abhängige Spannung U. vorteil-0 haft zur Regelung des Elektronenstromes auf einen gewünschten
Sollwert verwendet werden. Dies erfolgt am einfachsten über die Steuerung des Emissionsstromes der Elektronenstrahlkanone ι
bei konstanter Beschleunigungsspannung.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die in Fig. 5 gezeigte
Schaltung nicht Gegenstand der Erfindung ist. Die Darstellung dient nur der Erläuterung der Anwendung dieser Schaltung
in Zusammenhang mit der Erfindung und damit dem besseren Verständnis der Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung.
1) z.B.: Type S 1200 oder S 1300 (ohne Fenster) von Hmarnatsu
) K. Lübke, G. Rieder, H. Thim, "A high-speed high-resolution two-dimensional position sensitive GaAs Schottky photodetektor".
zur Veröffentlichung in Sensors and Actuators
3) z.B.: OPAlIlBM von Burr-Brown
4) z.B.: 0PA21AJ von Burr-Brown
5) z.B.: AD 533 von Analog Devices oder 4455 von TELEDYNE
Claims (18)
- 8451 8ANSPRÜCHE:/Iy Einrichtung zur Detektion der x- und y- Koordinaten der Auftreffstelle des Elektronenstrahls auf das Targetmaterial in Elektronenstrahl-Verdampferquellen, -Schmelzanlagen und-Schweißkanonen, mit einem Strahlungsdetektor und einer Auswerteelektronik zur elektrischen Verarbeitung der Detektorsignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftreffstelle durch die von der Auftreffstelle ausgehende Röntgenstrahlung über ein Blendensystem auf eine Halbleiterdetektoranordnung abgebildet wird, die Bildpositionskoordinaten (x',y') direkt proportional den χ,y-Koordinaten sind und die von der Bildposition abhängigen Photoströme bzw. -spannungen (Detektorsignale) an den Elektroden der Halbleiterdetektoranordnung über die Auswerteelektronik in elektrische Spannungen oder Ströme (Ausgangssignale) umgewandelt werden, die von den x- bzw. y- Koordinaten mono-5 ton abhängig sind.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auftreffstelle des Elektronenstrahls und der Halbleiterdetektoranordnung eine in dem von der Auftreffstelle emittierten Röntgenstrahlen-Spektralbereich gut durchlässige und im sichtbaren, infraroten und ultravioletten Spektralbereich praktisch undurchlässige Filter-Folie bzw. -Schicht angeordnet wird.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter-Folie unmittelbar beim Blendensystem angeordnet ist und dort gleichzeitig die Trennwand zwischen dem Hoch-Vakuumbereich des Elektronenstrahl- und Targetraumes einerseits und dem Normaldruckbereich der Halbleiterdetektoranordnung andererseits bildet.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blendensystem aus einer kreisförmigen Lochblende besteht.j
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn- |zeichnet, daß das Blendensystem aus zwei kreisförmigen Lochblenden oder aus zwei rechtwinkelig angeordneten Schlitzblenden besteht, von denen die eine für die Abbildung der x-Koordinate und die andere für die Abbildung der y-Koordinate ' 5 verwendet wird.
- 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung aus einer zweidimensionalen Lateraldiode besteht.
- 7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß 0 die Halbleiterdetektoranordnung aus einer Vier-Quadranten-Photodiode besteht.84518 3U2207
- 8. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterdetektoranordnung aus zwei rechtwinkelig angeordneten eindimensionalen Lateraldioden besteht, wobei jede einer Blende zugeordnet ist.
- 9. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterdetektoranordnung aus zwei rechtwinkelig angeordneten Zwei-Quadranten-Photodioden besteht, wobei jede einer Blende zugeordnet ist.
- 10. Einrichtung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, 0 daß möglichst dicht vor der Eintrittsfläche der jeweiligen Photodiode eine Fluoreszenzschicht angeordnet ist, die die von der Elektronenstrahlauftreffstelle ausgehende Röntgenstrahlung am Ort des Auftreffens auf die Fluoreszenzschicht in eine längerwellige, bevorzugt im sichtbaren Bereich liegende, elektromagnetische Strahlung umwandelt, für die die Photodiode höhere Empfindlichkeitswerte aufweist.
- 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Strahlungseintrittsfläche der jeweiligen Photodiode und der Fluoreszenzschicht eine Lichtleiterplatte angeordnet ist.
- 12. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik für die jeweils betrachtete Koordinate , zur Differenz und zur Summe der an den Elektroden der Halb- j leiterdetektoranordnung abgegriffenen Detektorsignale proportionale Differenz- und Summensignale bildet, das Differenzsignal durch das Summensignal dividiert und das so erhaltene, ausschließlich von der betrachteten Koordinate abhängige Positionssignal . als Ausgangssignal abgibt.
- 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal zur Regelung der Position der Auftreffstelle des Elektronenstrahls auf einen bestimmten Sollwert der x- bzw. y-Koordinate verwendet wird.
- 14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Auswerteelektronik erzeugte Summensignal zur Regelung der Stromstärke des Elektronenstrahls auf einen 5 bestimmten Sollwert verwendet wird.
- 15. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Blendensystem eine Schutzfolie angeordnet wird, welche die Bedampfung des Blendensystems bzw. der Filterfolie verhindert.
- 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzfolie hinter einer zwischen Schutzfolie und Targetmaterial angeordneten Aufdampf-Blendenöffnung kontinuierlich oder fallweise quer zur Bedampfungsrichtung bewegt wird.
- 17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schutzfolie durch das Summensignal derart gesteuert wird, daß die auf das Detektorsystem auftreffende Röntgenstrahlintensität nicht unter einen zulässigen Grenzwert absinkt.
- 18. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bandbedampfungsanlagen das zu bedampfende Folienband die Funktion der Schutzfolie übernimmt.
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---|---|---|---|
DE8585114404T Expired DE3569025D1 (en) | 1984-11-19 | 1985-11-13 | Detecting arrangement of a charged particle beam's target point |
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EP (1) | EP0184680B1 (de) |
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