DE3842131A1

DE3842131A1 - Einrichtung zur erzeugung eines magnetfeldes

Info

Publication number: DE3842131A1
Application number: DE3842131A
Authority: DE
Inventors: Chester C Thompson; Roymond J Loby
Original assignee: Radiation Dynamics Inc
Current assignee: Radiation Dynamics Inc
Priority date: 1987-12-11
Filing date: 1988-12-12
Publication date: 1989-06-22
Also published as: FR2627626A1; JPH01294339A; US4845370A

Description

Die Erfindung betrifft die Steuerung von bestrahltem Material sowie die Strahlentechnologie geladener Teilchen, und insbesondere einen Elektromagneten mit einem Luftspalt in der Nähe des zwischen der Teilchenquelle und dem Target liegenden Raums zum Normalisieren des Einfallswinkels des Strahls gegenüber der Targetfläche sowie zum Ablenken der Streuteilchen auf diese Targetfläche, und eine Steuereinrichtung, durch die der durch die geladenen Teilchen erzeugte Fluß kompensiert wird.

Im Fachgebiet der Bestrahlung von Blechen, insbesondere mit einem Elektronenstrahl, ist zur Erzielung gleichförmiger Produkteigenschaften ein gleichförmiger Strahl sowie die Dosisverteilung über die gesamte Oberfläche kritisch. Es wurden seit der Nutzbarkeit geladener Teilchen sowie, insbesondere, der Behandlungsmöglichkeit von Stoffen mit dem Elektronenstrahl viele Vorrichtungen und Weiterentwicklungen diesbezüglich zur verbesserten Strahlenverteilung eingeführt, um die Gleichförmigkeit in der Strahlendosis herbeizuführen. Der erste gelungene Schritt in diese Richtung betraf das in stets entgegengesetzter Richtung gesteuerte (Zeilen)Abtasten oder Scannen des Strahls gemäß beispielhalber der US-PS 26 02 751. Obgleich hierdurch Nützlichkeit der Scannertechnologie weitgehend gefördert wurde, blieben Probleme bezüglich der Produkteinheitlichkeit oder -gleichförmigkeit auch weiterhin bestehen. Im allgemeinen erwuchsen diese Probleme aus der äußeren Gestalt und Form beim Strahlenscannen. Zur Erhöhung einer größeren Gleichförmigkeit und Einheitlichkeit wurden daraufhin Zusatz- und Zubehörvorrichtungen eingeführt. Zu diesen gehören reflektierte Strahltechniken, wie sie beispielshalber in der US-PS 39 42 017 von Yehara offenbart sind, Ablenk-Streuplatten (siehe o. a. US-PS 26 02 751) sowie eine große Anzahl von Geräten und Vorrichtungen zum Manipulieren des jeweiligen Targetprodukts, durch die das Target gegenüber dem scannenden Strahl bewegt und verdreht wird. Die bei der Targetproduktmanipulation verwendeten Gerätschaften sind in ihrem Aufbau verwickelt und demgemäß stör- und abnutzungsanfällig. Folglich erwachsen daraus ernste Wartungsprobleme, insbesondere wenn es während des Bearbeitungsablaufs zu einer Störung oder zu einem Ausfall kommt. Dann muß nicht nur die Herstellung unterbrochen werden sondern es geht möglicherweise auch ein großer Anteil des Targetprodukts verloren.

Bei den Strahlverteilungs-Steuervorrichtungen zeigt sich, daß sie, obgleich sie die Dosisgleichmäßigkeit des Targetprodukts verbessern, die Aufgabe oftmals nicht erfüllen, eine allgemein ideale Gleichmäßigkeit zu erreichen. Die Gleichmäßig- oder -förmigkeit der Dosisverteilung hängt dabei sowohl von der Dosistoleranz des Targetmaterials als auch von den Kenndaten des abgetasteten (scanned) Strahls ab. Es ist der auf diesem Gebiet vertrauten Fachwelt bekannt, daß mit der Energieabnahme auch die Gleichförmigkeit eines Elektronenstrahls zurückgeht. Demgemäß tritt bei Strahlenenergie unter 1 MeV und, insbesondere, bei 300 bis 400 KeV eine allgemein nachweisbare 5%ige oder höhere Schwankung der Dosisgleichförmigkeit auf. Dieser Verlust an Gleichförmigkeit ist die Folge des Identitätsverlustes der Elektronen bei ihrem Durchgang durch das (im allgemeinen aus Titanfolie oder dgl. bestehende) Quellfenster des Elektronenstrahls und wird noch verstärkt durch das verringerte Auftreffen der zerstreuten Elektronen auf die Abtast- oder Scann-Grenzbereiche.

Nachstehend wird zunächst auf den Intensitätsverlust eingegangen. Die offensichtliche Dicke des Strahl-Quellfensters und des Luftzwischenraums zwischen Fenster und Target nimmt zu den Grenz- oder Randbereichen des Abtastwinkels fortschreitend zu. Obgleich der Aufbau dergestalt ist, daß er eine minimale Dicke aufweisen soll, wird Elektronenstreuung sowohl durch das Fenster als auch durch die Tiefe der zwischen dem Fenster und der Targetproduktoberfläche bestehenden Atmosphäre erzeugt. Grundsätzlich gilt, daß je größer die offensichtliche Dicke ist, desto größer ist auch der Grad der Elektronenstreuung und desto größer der Verlust der Strahldosisintensität längs der Abtastgrenzbereiche (scan boundaries). Dieser Verlust läßt sich durch das einfache arithmetische Verhältnis

Intensität ≈ 1/cos α

ausdrücken, worin α gleich ist dem Abtastwinkel an einem gegebenen Punkt. Demzufolge nimmt also beim Abtasten des Strahls über die gesamte Produktbahn die Elektronenstreuung von einem Minimum bei einem normalen Einfallswinkel bis auf ein Maximum bei den Grenzbereichen des Sweep- oder Ablenkwinkls zu. Es ist dabei üblich, daß die Produktkanten dem Abtastgrenzbereich entsprechen. Somit führt die Zunahme der Streuung zu einem effektiven Dosisverlust und einer entsprechend verringerten Gleichförmigkeit der Produktbestrahlung an den Produktkanten.

Einen weiteren größeren Beitrag zur nicht gleichförmigen Targetbestrahlung aus der zunehmenden offensichtlichen Dicke, besonders im Falle von flachen oder blechartigen Materialien, stellt der Verlust der Dosisintensität von den gestreuten Elektronen dar. Wie bereits vorstehend dargelegt, nimmt bei Annäherung des Strahls an die Produktkante (Abtastrandzone) die offensichtliche Dicke des Fensters und der Luftzwischenraum zwischen Fenster und Material zu. Hierbei ist die Streuung insbesondere mit Strahlen erfaßbar, deren Energien unter 1 MeV liegen. Ein meßbarer Anteil der durch das Fenster und den Luftspalt während des Scannens gestreuten Elektronen trifft auf das Produkt im Randbereich zum Hauptstrahl auf. Am Rande des Targets treffen jedoch derartig gestreute Elektronen auf Luft oder auf eine dem Produkt nächstliegende Fläche. Somit erhalten die Kanten des Targets vom Strahl bei seiner fortschreitenden Bewegung über das Target keine verstärkte Streuung und der Beitrag zur tatsächlichen Dosierung ist demnach an den Targetkanten nicht vorhanden.

Diese Erscheinung wurde vom Stand der Technik zur Kenntnis genommen, und diesbezüglich wurde die Verwendung von Zusatzgeräten aufgegriffen, von denen die am meisten gebräuchlichen elektrisierte Streuplatten und Keilmagneten sind. Bei den elektrisierten Streuplatten trifft der Hauptelektronenstrahl auf eine Platte auf, die unter einem Scanhornfenster angeordnet ist, das die Erzeugung von sekundären Elektronen (siehe Fig. 2) bewirkt. Ein Teil der sekundären Elektronen, die isotropisch von der Streuplatte freigegeben werden, trifft auf die Produktkanten und führt zu einer entsprechenden Zunahme in der Bestrahlung der Produktkante und somit auch zur Produktgleichförmigkeit.

Auch wenn dies durchaus im allgemeinen akzeptabel ist, so weist ein derartiges Verfahren doch den Nachteil auf, daß sekundäre Elektronen erzeugt werden, die von der Streuplatte aus in allen Richtungen streuen. Wichtiger hierbei ist jedoch noch, daß die sekundären Elektronen, die nach dem Streuplattenverfahren erzeugt werden, nicht dieselbe Energie wie die primären Elektronen besitzt, was seinerseits zu einem geringeren Grad der Durchdringung jener Elektronen an den Produktkanten führt. Demzufolge wird auch keine ideale Gleichförmigkeit erzielt.

Die Verwendung von Keilmagneten, die peripherisch innerhalb des Scanhorns und unmittelbar über dem Fenster (siehe die dortige Fig. 3) angeordnet sind, was also das zweite herkömmliche korrigierende Hauptverfahren zur Schaffung einer erhöhten Strahlgleichförmigkeit darstellt, ist in der US-PS 29 93 120 der Anmelderin Emanuelson eindeutig offenbart. Hierbei erzeugen die Magneten entsprechend der Höhe des Magneten einen Magnetfluß in der Scanhornbasis. Ziel des Keilmagnetverfahrens ist die Erzeugung eines minimalen quergerichteten Magnetfeldes mittig von Scanhorn (minimale Höhe), das einen normalisierten Elektronenstrahl und der fortschreitenden erhöhten Intensität zum Scanumfang hin (maximale Magnethöhe) entspricht. Durch dieses Verfahren wird zwar das mit dem Streuplattengerät verbundene Problem des Energieverlustes jedoch nicht das Elektronenstreuproblem an den vorstehend angedeuteten Targetkanten gelöst, so daß diese Kanten weiterhin eines mit dem Mittelteil des Targetproduktes gleichwertigen Bestrahlungsanteils verlustig gehen. Die o. a. Verfahren sind mit dem gemeinsamen Problem behaftet, daß sie aufgrund einer nichtgleichförmigen Strahlverteilung und nichtgleichförmigen Teilchenstreuung über den gesamten Abtastbereich keine gleichförmige Produktbestrahlung schaffen können.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, die herausgestellten Probleme auszuräumen, die im Hinblick auf Bestrahlungsstrahlen mit den dem Stande der Technik bekannten Vorrichtungen auftreten.

Des weiteren wird erfindungsgemäß eine verbesserte Gleichförmigkeit der Produkte herbeigeführt, die durch einen scannenden Ladungsteilchenstrahl produziert werden. Dabei ist die Vorrichtung nach der Erfindung einfach und gewählt und weist nur die geringste Anzahl von Bauteilen auf.

Auch wird nach der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, durch die sowohl der Einfallswinkel eines abtastenden geladenen Teilchenstrahls auf ein Target normalisiert und die Nutzung von gestreuten Ladungsteilchen an den Targetkanten gefördert wird.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen Magnetfeldformer zu schaffen, der leicht auf die Produktbestrahlungstechnologie mit Elektronenstrahl umgestellt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung beinhaltet auch eine Steuerung zum Kompensieren des Magnetflusses, der durch Abtasten mit einem Strahl geladener Teilchen in einem Magnetfeldformer induziert wird.

Eine diese Ziele und Aufgaben erfüllende Vorrichtung für eine Bestrahlung gewählter Targets mit geladenen Teilchen weist eine Einrichtung zum Erzeugen eines Strahls geladener Teilchen, eine Fenstereinrichtung zum Abtasten mit dem Strahl in stets entgegengesetzter Richtung durch eine Ebene und über einen gewählten Winkel, der ausreicht, die Bestrahlung der Targetkanten mitzuumfassen, und eine elektromagnetische Ablenkeinrichtung zum Ablenken der geladenen Teilchen im Strahl und der vom Fenster gestreuten Teilchen auf, wobei die elektromagnetische Ablenkeinrichtung einen Luftspalt besitzt, der eine größere Breite als die Breite des Strahls hat, und wobei die Ablenkeinrichtung allgemein nächstliegend zum Fenster sowie zwischen dem Fenster und dem Target angeordnet liegt, um einen Magnetfluß senkrecht zur Ebene des Teilchenstrahls zu erzeugen, um den Einfallswinkel der Teilchen im Strahl, die vom Fenster gestreut werden, abzulenken und zu normalisieren.

Diese Zielsetzungen werden darüber hinaus erreicht durch einen Magnetfeldformer in einem Scann-Hochenergieteilchengerät zum Bestrahlen von gewählten Targets mit Außenkanten durch geladene Teilchen, wobei das Gerät eine Einrichtung zum Erzeugen eines Strahls geladener Teilchen und eine Einrichtung aufweist, durch die der Strahl in stets entgegengesetzter Richtung durch eine Ebene und über einen gewählten Winkel abtastend geführt wird. Die Hauptmerkmale des Geräts sind zwei elektromagnetische Ablenkeinrichtungen zum Ablenken der geladenen Teilchen im Strahl bei seiner Abtastung quer über den gewählten Winkel, wobei jede der elektromagnetischen Ablenkeinrichtungen einen Luftspalt von einer Länge, die größer ist als die Breite des Strahls, wobei jede Ablenkeinrichtung entfernt angeordnet ist und sich in einem Abstand befindet, der von der Erzeugereinrichtung gleichweit entfernt und allgemein an die Targetkanten angrenzend liegt, und wobei die magnetische Ablenkeinrichtung so eingesetzt ist, daß sie einen Magnetfluß senkrecht zum normalisierten Teilchenstrahl erzeugt. Die Stärke des Flusses ist umgekehrt proportional zur Entfernung von der magnetischen Ablenkeinrichtung. Somit wird durch die magnetische Ablenkeinrichtung der Einfallswinkel des Teilchenstrahls über den gesamten Abtastwinkel normalisiert, und hierbei werden durch sie die gestreuten Elektronen an den Abtastgrenzen in die Targetkanten abgelenkt.

Des weiteren werden die Ziele der Erfindung erreicht durch einen Magnetfeldformer zum Steuern eines Strahls geladener Teilchen, und zwar mit einer Teilchenstrahlquelle zum Erzeugen eines ein Fenster aufweisenden Teilchenstrahls, wobei eine Einheit zum Versorgen der Spule mit elektrischem Strom, ein magnetisiertes Joch mit zwei Armen einer gewünschten Länge, die durch einen Luftspalt einer gewünschten Breite getrennt sind, und mit einer ihre Arme verbindenden Basis sowie einer aus einer gewählten Anzahl von Windungen bestehenden Induktionsspule vorgesehen ist und wobei die Spule an der Versorgungseinheit angeschlossen und um die Basis zwischen den Armen angeordnet ist. Die Steuerung verfügt darüber hinaus über einen Spannungsverstärker zum Verstärken der durch den Strahl in einer Spule induzierten Spannung, einen Differentialverstärker zum Erzeugen eines Bezugssignals, das der durch den Teilchenstrahl in der Spule induzierten Spannung entspricht, und schließlich über eine Einrichtung, durch die das Signal genutzt werden kann, um aufgrund des Bezugssignals Einstellungen vorzunehmen.

Durch den hier vorgeschlagenen Magnetfeldformer werden die geladenen Teilchen, und insbesondere die Elektronen, an den Enden einer Abtastung voller genutzt sowie die Gleichförmigkeit der Bestrahlung an den Kanten eines Produkts, die den Enden einer Abtastung entsprechen, verbessert. Im wesentlichen wird der von der Erfindung verfolgte Zweck dadurch erreicht, daß zwei Elektromagneten vorgesehen werden, die einen Luftspalt von ausreichender Länge besitzen, um einen Magnetfluß zum Umfassen des aus einem herkömmlichen Scanhorn-Fenster austretenden Streuelektronenstrahls zu erzeugen. Bei zweckmäßig ausgerichteten Elektromagneten wird der Magnetfluß zur Mittellinie der Abtastung, d. h. senkrecht zum Produkt und zur Strahlenquelle, fortschreitend abnehmen. Die von den Feldformern erzeugte magnetische Kraft wird in Bezug zur Reziproken des Quadrats der Entfernung von den Polflächen variieren, wodurch der stärkste Effekt an den Polflächen induziert wird, während exponentiell abnehmende Flußdichte entsprechend der Entfernung von den Polflächen vorgesehen wird. Somit werden bei richtiger Ausrichtung der Magnetpolarität die aus dem Ende des Scannhorn-Fensters heraustretenden Elektronen normalisiert und in die Produktkanten abgelenkt.

Darüber hinaus sieht die Erfindung eine Steuereinrichtung vor, durch die der von dem oszillierenden Teilchenstrahl auf dem Magnetfeldformer kompensiert wird.

Diese Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich bei der Durchsicht der nachfolgenden Beschreibung im Kontext einer Elektronenstrahlquelle.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm einer Dosisgleichförmigkeitskurve,

Fig. 2 eine perspektivische schematische Ansicht einer Vorrichtung bekannter Ausführung mit Streuplatte,

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Vorrichtung bekannter Ausführung mit einem Keilmagneten,

Fig. 4 eine die Geometrie wiedergebende schematische Darstellung des Teilchenstrahls und eines Luftspaltmagneten nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Draufsicht der Erfindung mit eingezeichneten Flußmustern,

Fig. 6 eine Vorderansicht der Erfindung mit eingezeichneten Streumustern,

Fig. 7 eine Darstellung der durch die Erfindung geschaffenen Magnetflußfelder,

Fig. 8 und 9 jeweils eine graphische Darstellung des durch einen abtastenden Elektronenstrahl in der Erfindung induzierten Flusses als Funktion der Entfernung bzw. der Spannung über der Zeit und

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kompensationssteuerung des induzierten Flusses.

Die zum Zwecke der Übersicht und zum graphischen Verständnis der Erfindung wiedergegebene Darstellung der Fig. 1 zeigt mit der gestrichelt gezeichneten Linie 10 den sich abhebenden Verlauf der herkömmlichen Gleichförmigkeit an, wobei die Amplitude sonst mit der durch die durchgehende Linie 12 gekennzeichneten Amplitude, die die ideale Gleichförmigkeit darstellt, als gleichwertig erscheinen und im wesentlichen mit dieser Linie 12 zusammenfallen würde. Die hauptsächlichen Unterschiede zwischen beiden Linien 10 und 12 liegen in den Bereichen 14 bzw. 16. Herkömmliche Elektronenstrahl-Scanner erbringen eine fast gleichförmige Targetbestrahlung über die Länge der Abtastung, ausgenommen an deren Enden. Den Kanten der als Blech ausgebildeten Targets wird, wie vorstehend bereits beschrieben, aufgrund offensichtlicher reduzierter Intensität und unkontrollierter Streuung keine equivalente Dosierung verabreicht. Aber auch durch bereits unternommene Korrekturversuche mittels der nunmehr bekannten Technologie unter Verwendung von Streuplatten und Keilmagneten (siehe Fig. 2 und 3) konnte ein wesentlicher Dosierungsverlust über eine Schwankung von 5% hinaus an der Scann-Peripherie, die durch den graduellen Kurvenverlauf der Linie 10 in der Zone 14 dargestellt ist, nicht behoben werden muß. Demgegenüber zeigt die Linie 12, daß erfindungsgemäß eine derartige Nichtgleichförmigkeit vermieden wird, was durch den scharfen Übergang in der Zone 16 deutlich zu sehen ist. Die Dosierung über der gesamten Abtastlänge besitzt somit ideale Gleichförmigkeit, d. h. sie weist weniger als 5% Schwankung auf.

Zur Erzielung der idealen Gleichförmigkeit (Linie 12 werden erfindungsgemäß zwei Grundsätze der Teilchenstrahltechnologie miteinander verknüpft. Zunächst wird nach der Erfindung der Einfallswinkel der Primärelektronen des Strahls gegenüber dem Target normalisiert. Die Magnetflußlinien verändern den Krümmungsradius der Bahnen der Primärelektronen in Abhängigkeit vom Ort der Elektronen relativ zur Abtastung und zum Target. Der zweite Grundsatz betrifft die Neuausrichtung und effektive Nutzung der vom Fenster gestreuten Elektronen sowie dem Luftzwischenraum an den Strahlenenden. Die Elektronen hätten sonst, wie oben bereits dargelegt, ihre Bahn außerhalb der Strahlabtastung und jenseits der Targetkanten.

Den Zeichnungen der Fig. 2 und 3 sind bekannte Ausführungen des Streuplatten- bzw. Keilmagnet-Steuergeräts zu entnehmen. Durch das Scannhorn 20 wird der für die auf das blechartige Erzeugnis 22 auftreffenden Elektronen bestehende Umfang des Abtastvorgangs 26 des stets in entgegengesetzter Richtung geführten Elektronenstrahls eingeengt. Beim Austreten von Primärelektronen aus dem (nicht dargestellten) Fenster an der Basis des Horns treffen die Elektronen an der Abtastperipherie auf die Platten 24 auf. Dann werden Sekundärelektronen niedriger Energie 28 isotopisch erzeugt, von denen einige in die Targetkanten eindringen. Aufgrund der niedrigeren Energie der abgegebenen Sekundärelektronen zeigt sich, daß der Durchdringungsgrad gegenüber den Elektronen des Strahls niedriger ist. Mit der Technologie unter Verwendung derartiger Streuplatten wird vorteilhafterweise die Produktgleichförmigkeit dennoch verbessert, indem die Targetkanten von den Sekundärelektronen eine erhöhte Elektronenbestrahlung erfahren.

Die bekannte Ausführungsform nach Fig. 3 unter Verwendung der bekannten Keilmagnetvorrichtung besteht aus einem Scannhorn 30, den Keilmagneten 32 sowie aus dem Fenster 33. Hierbei liegen die Keilmagneten 32 längs der Scannhornbasis über dem Fenster 33 und werden von der Induktionsspule 34 gespeist. Der Grad der Elektronenablenkung durch die Magneten 32 entspricht der Höhe der Magneten. Somit ist die Ablenkung an der Abtastperipherie am größten. Nachdem die Primärelektronen abgelenkt wurden und einen Einfallswinkel besitzen, der allgemein senkrecht zur Ebene des Fensters 33 und zum Targetprodukt 36 liegt, treten die Elektronen aus dem Fenster 33 aus und treten in den Luftspalt 38 ein. Hierbei streuen die Elektronen, wie dies durch die Pfeile 39 angedeutet ist, bevor sie auf das Target 36 auftreffen. Somit wird ein Teil der verwendbar gestreuten Elektronen an der Peripherie der Abtastung des Target 36 verfehlen und es wird sich eine geringere Dosis an den Targetkanten beobachten lassen

Die Fig. 4, die die Geometrie der Erfindung in schematischer Darstellung zeigt, läßt die Zunahme der scheinbaren Dicke des Fensters und des Luftspalts t mit dem Schwenkungsgrad des Winkels R von der Senkrechten erkennen. Die Beziehung der Winkelveränderung zur scheinbaren Dicke entspricht mathematisch der Gleichung:

t/cos R = scheinbare Dicke

Nachdem der Strahl bei einem Winkel R aus dem Fenster 42 austritt, wird er dem vom Eisenjoch 44 und der Induktionsspule 46 erzeugten magnetischen Feld ausgesetzt. Als Folge hiervon werden die Primärstrahlelektronen auf normal abgelenkt und die gestreuten Elektronen werden neuausgerichtet, um auf die Targetkante aufzutreffen.

Der erfindungsgemäße Aufbau nach Fig. 5 zeigt die räumliche Beziehung des Horns 40 mit den Elektromagnet 50, dem Eisenjoch 44 und der Induktionsspule 46. Die Induktionsspule 46 liegt an einer (nicht dargestellten) elektrischen Versorgungsstelle. Das Joch 44 besitzt einen Luftspalt 48, dessen Breite die Breite des aus dem Fenster austretenden Strahls übertreffen sollte. Allgemein sollte die Breite von Spalt 48 etwa die doppelte Breite des Strahls haben, um die primären und gestreuten Elektronen zu umfassen, die aus dem Horn 40 austreten. Das Joch 44 und ein ähnliches Joch 54 sind von hinreichender Länge und so angeordnet, daß sie unter den peripheren Kanten des Horns 40 liegen. Mit einer derartigen Anordnung werden die Flußlinien 56 und 58 zwischen den Armen und den Polen der Joche 44 bzw. 54 geschaffen, wobei die höchste Flußdichte zwischen den Polen und den Jocharmen erzielt wird und wobei die abnehmende Magnetkraft der Entfernung von den Polen entspricht. Es wird des weiteren empfohlen, um komplementären und versetzten Fluß an der Hornmitte vorzusehen, die Feld formenden Elektromagnete 50 und 52 so anzuordnen, daß sie die durch die Pfeile 56 und 58 angedeuteten Magnetfelder gegenseitiger Polarität erzeugen.

Die Fig. 6 zeigt die räumliche Beziehung zwischen den Joch-Elektromagneten 50 und 52 auf der einen Seite und dem Horn 40 sowie dem Target 60 auf der anderen Seite. Es sollte für den Fachmann verständlich sein, daß die physikalische Ausführung und Ausgestaltung der Induktionsspulen 46 sowie der Magnetjoche 44 und 54 zum Aufbau des Horns sowie zur Breite des Elektronenstrahls in Beziehung stehen. Die Strahlbreite wird von der Strahlenergie, der Fensterdicke sowie der Höhe des Luftzwischenraums zwischen dem Fenster 42 und dem Target 60 bestimmt. Hierbei nimmt die Breite des Strahls 62 aufgrund zunehmender Streuung mit abnehmender Energie zu. Bei abnehmender Strahlenergie sollte die Breite der Feldformer-Elektromagneten am Luftspalt 48 vergrößert und die Höhe der Joche 44 und 54 zum Abändern der Elektronenbahn verändert werden, um den gewünschten Grad an Ablenkung der Elektronen 62 zu erzielen. Da die Intensität der Flußdichte 56, 58 in Abhängigkeit von der Entfernung von den Polen des Jochs 44, wie vorstehend beschrieben, abnimmt, verbleibt das stärkste Magnetfeld zwischen den Jocharmen (Polen), um die maximale Ablenkung zu induzieren. Wie in der Zeichnung dargestellt, erfahren die Bahnen der Elektronen 62, die sich zu den Jochen 44 und 54 am nächsten befinden, die größte Winkelneuausrichtung, um gegenüber der Ebene des Targets 60 normalisiert zu werden. Auch die gestreuten Elektronen mit ihren Bahnen, auf denen sie das Target 60 verfehlen würden, falls sie nicht daran gehindert werden, werden in die Kante des Targets 60 hinein neu ausgerichtet.

Es besteht eine unmittelbare und quantifizierbare Entsprechungsbeziehung zwischen dem Ablenkungsgrad der aus dem Fenster 42 in den Luftzwischenraum t austretenden Elektronen 62 und der Stärke der Flußdichte. Nachstehend wird der Erfindungsgedanke aus mathematischer Sicht erläutert. Die mathematische Flußdichte (Kilogauß pro Zentimeter) variiert gegenüber der Elektronenstrahlenergie, der Fensterdicke sowie dem Abtastwinkel. Sie wird ausgedrückt durch die Gleichung

β _ρ = [V(V + 2 V _o)]^1/2/Kc Kilogauß/cm (1)

worin

β = die Flußdichte in Kilogauß, die benötigt wird, die Elektronen durch einen Radius ρ in Zentimetern zu krümmen,
V = kinetische Energie der Elektronen (10⁵-10⁷ Elektronenvolt),
V _o = Restenergie der Elektronen = 0,511 MeV
c = Lichtgeschwindigkeit = 2,99 × 10⁸m/sek
k = Konversionskonstante = 10^-9
Umrechnung von TESLA-Meter in Kilogauß-cm.

Aus der vorstehenden Gleichung, die die kinetische Energie der Elektronen angibt, läßt sich die magnetische Flußkraft leicht bestimmen. Die Tabelle I gibt die magnetische Kraft wieder, die notwendig ist, Elektronen mit den angegebenen Energien abzulenken.

MeV
β _ρ Kg/cm
0,4
2,52
1,0	4,74
2,0	8,20
3,0	11,59
4,0	14,95
5,0	18,30

Kennt man die benötigte Kraft zur Erreichung der Zielsetzung der Erfindung, lassen sich die strukturellen Parameter für die Feldformer 50 und 52 mathematisch ermitteln. Zu diesen Parametern gehören die Anzahl der Wicklungen und der Strombedarf der Spulen 46, die Länge des Luftspalts 48 sowie die Höhe der Joche 44 und 54 .

Die erforderliche Induktanz läßt sich durch die Gleichung

NI = L _A β/0,4 π (Ampère pro Windung) (2)

ausdrücken, worin

N = die Anzahl der Windungen der Spule 46
I = Strom
L _A = Länge des Magnetluftspalts 48 und
β = Flußdichte im Luftspalt in Gauß.

Die Beziehung des Abtastwinkels, der Krümmung der Elektronen sowie des Ablenkwinkels wird bestimmt durch die Gleichung:

wobei

h = Höhe der Joche 44 und 54
ρ = Krümmungsradius der Elektronen
R = Winkel der Elektronenbahnen von normal.

Bei Einsetzung der entsprechenden Werte, z. B. der Elektronenenergie von 0,4 MeV, den Abtastwinkel R von 30°, der Magnetjochhöhe von 7,5 cm und der Luftspaltlänge von 5 cm ist die Gleichung 2 für NI lösbar:

β _ρ = 2,52 kg/cm

Nachstehend wird das Erfassen der Position des Elektronenstrahls in Bezug zu den Enden der Abtastung und die Steuerung des Strahls zur Aufrechterhaltung der Soll-Effekt/Position über einem variablen Energiebereich des Elektronenstrahls näher beschrieben.

Nach der Darstellung der Fig. 7 sowie der vorstehenden Beschreibung erfolgt der oszillierende Elektronenstrahl 62 sein eigenes Magnetfeld 63. In dem Maße, wie das Magnetfeld 63 des abgetasteten Elektronenstrahls 62 sich dem einen oder anderen Eisenkern 44 oder 54 nähert, setzt etwas von dem Magnetfluß 63 durch die Eisenkerne 44 oder 54 mit zunehmender induzierter Spannung zu fließen ein, wobei sich der nähere Strahl 62 zu den Eisenkernen 44 oder 54 hin bewegt. Da dieser Fluß mit der Zeit variiert, wird eine Spannung in den Aufnahme- oder Geberwicklungen 64 und 65 induziert. Die induzierte Spannung ist dabei aber auch eine Funktion der Abtastfrequenz des Strahls, der Anzahl der Windungen auf den Wicklungen 64 und 65 sowie der Größe des Magnetflusses 63.

Mathematisch folgt der Magnetfluß 63 dem Biot-Sawartgesetz, das dargestellt ist durch:

β = 0,2µ I/r, (4)

β = Flußdichte in Gauß
µ = Durchlässigkeit des Mediums
I = Strom in Ampère
r = Entfernung in Zentimetern vom Elektronenstahl zu der Stelle, an der der Fluß gemessen werden soll.

Die induzierte Spannung folgt dem Lenzschen Gesetz. Dies besagt, daß, wennimmer ein Fluß sich gegenüber einer Spule ändert, wird eine elektromotorische Kraft (emf) in der Spule nach folgender Formel induziert:

e = -n(d ⌀ /dt) 10^-8 Volt, (5)

wobei

n = Anzahl der Windungen der Wicklungen 64, 65
⌀ = Magnetfluß im Kern,
t = Zeit in Sekunden

Die Gleichung (5), die zur Berücksichtigung der Tatsache modifiziert wurde, daß der Fluß nach Gleichung (4) nicht linear ist, gibt die Beziehung von Fluß β im Eisenkern 44 oder 54 und Flußdichte an mit

⌀ = A β = 0,2 AµI/r, (6)

worin

A = Fläche des Eisenkerns 44 oder 54 in cm², die β abfängt.

Nimmt man das Differential von ⌀ gegenüber r

d⌀/dr = -0,4 AµI/r² (7)

Durch diese Gleichung ist es möglich, r als Funktion der Länge der Abtastung, der Entfernung auszudrücken, über die sich der Strahl von der Mitte des abgetasteten Strahls und r _min bewegt. Da es dem Strahl nicht gestattet ist, die Polflächen der Eisenkerne 44 oder 54 aufzufangen, erhält r einen Minimalwert, der ausgedrückt wird als

r _min = Radius von der Strahlmitte zur Mitte der Eisenkern-Polfläche.

Aus der Fig. 7 ist diese Beziehung leicht ersichtlich:

x = 0,5 s - r oder r = 0,5 s - x, (8)

wobei

s = Abtastlänge des Elektronenstrahls
x = Entfernung zu jedem Zeitpunkt der Elektronenmitte vom Mittel- oder Halbierungspunkt der Länge des abgetasteten Strahls.
r = Radius des konstanten Flußpotentials von der der Strahlmitte zu den Polflächen der Eisenkern 44 oder 54 (r _min).

Nimmt man das Differential r gegenüber x der Gleichung (8) und ersetzt es sowie den Wert von r in der Gleichung (7), dann

r = 0,5 s - x
dr = -dx
d ⌀ = 0,4 A µ I/(0,5 s - x) ²dx (9)

Je nachdem, welche Gleichung (9) in der Gleichung (5) ersetzt wird, ist das Ergebnis

e = -[0,4nAµI/(0,5 s - x)²]10^-8 dx/dt. (10)

Aus Gründen der Vereinfachung wird davon ausgegangen, daß die Änderungsquote von x gegenüber t (dx/dt) konstant ist, auch wenn die Geschwindigkeit tatsächlich in dem Maße zunimmt, wie der Strahl von der Abtastmitte (wo eine konstante Winkelgeschwindigkeit des Strahls besteht) abweicht. Durch diesen Faktor wird die mathematische Analyse unnötigerweise verwickelter und bietet nur einen geringsten Beitrag zum Ergebnis. Aus diesem Grunde wird er in dieser Analyse nicht berücksichtigt. Unter Zugrundelegung der vorstehenden Annahme

dx/dt = 0,5 s/0,25 T = 2 s/T = 2 sf, (11)

wobei

t = die Zeitdauer T /4, die zur Überwindung der Entfernung x = 0,5 s vom Strahl benötigt wird
T = die Dauer der Frequenz f des abgetasteten Strahls, T = l/f

ersetzt man die Gleichung (11) in der Gleichung (10)

e = -[0,8 nAµIsf/(0,5 s - x)²]10^-8 (12)

Nunmehr läßt sich die Spannung e aus der Veränderungsquote vom Fluß mit der Zeit - ob diese nun zu- oder abnehmen - oder die Veränderungsquote der Bewegung des Elektronenstrahls - ob diese zu- oder abnimmt - errechnen. Es zeigt sich hierbei auch, daß die in den Wicklungen 64 und 65 induzierte Spannung stets so ist, daß sie sich einer Änderung des Flusses entgegensetzt. Wenn demzufolge r abnimmt (x nimmt zu), ergibt sich eine Zunahme des Flusses und eine zunehmende negative Spannung e. Dementsprechend ergibt sich bei einer Zunahme von r (x nimmt ab) mit der Zeit auch eine Abnahme des Flusses sowie eine zunehmende positive Spannung.

Ausgehend von den vorstehenden mathematischen Formulierungen wird nachstehend ein der Veranschaulichung dienendes Beispiel angegeben. Hierbei geht man von der Annahme aus, daß die folgenden Werte den nachstehenden Parametern zugeordnet sind:

n = 100 Windungen
A = 7,5 cm² Querschnittsfläche der Vorderseite des Eisenjochpols
I = 0,1 Ampère, Elektronenstrahl
s = 180 cm, Länge des abgetasteten Strahls
f = 200 Hz, Abtastfrequenz
r = Werte zwischen 3 und 90 cm
µ = l (Luft)

Die berechneten periodischen Werte von e als Funktion von r sind in der Tabelle II aufgeführt.

Tabelle II

Die Fig. 8 und 9 geben graphisch die Werte der Entfernung x sowie der Spannung e aufgetragen als Funktion der Zeit wieder. Auch wenn hier die Wellenform dreieckig wiedergegeben ist, werden durch mindere Beitragsfaktoren wie die Annahme konstanter Geschwindigkeit (wie vorstehend angegeben) sowie die Entwicklungsinduktanz und der Schaltungswiderstand die Plötzlichkeit der Richtungsladungen gemildert.

Eingehend auf die Fig. 10 wird hier eine schematische Darstellung der Ausrüstungsteile gegeben, die zur Steuerung der Höhe des Magnetfeldes entworfen wurden, das von dem Feldformer erzeugt wird und notwendig ist, den Elektronenstrahl bei niedriger Frequenz zu beeinflussen. Darüber hinaus führen diese Teile den Effekt der vom Strahl induzierten Spannung auf die Feldformer 50, 52 bei höherer Energie zum Erzielen einer akzeptablen Abtastgleichförmigkeit auf ein Minimum zurück. Um den gewünschten Effekt für einen besonderen Fall zu erzielen, bedarf es einer experimentellen Bestimmung. In diesem Licht können die nachstehende Beschreibung und Verfahren sich als hilfreich erweisen.

Erstens sind, wie bereits vorstehend ausgeführt, die Magnetfeldformer 50 und 52 körperlich in der Nähe der Enden des Horns 40 angeordnet. Der Elektronenbeschleuniger wird dann bei minimaler Spannung und maximalem Strahlstrom in Betrieb genommen. Der Ausgang des Differentialverstärkers 92 wird von der Additionsstelle 97 getrennt und das Bezugssignal 94 wird angehoben, um den Sollwert für den Feldformer zu erhalten, dessen magnetisches Feld das Randzonenfeld des Elektronenstrahls beeinflußt. Nach Aktivierung des oszillierenden Strahls wird in den Spulen 64 oder 65 nach vorstehender Beschreibung einer Spannung einer bestimmbaren Höhe erzeugt. Die Spannung wird durch den Spannungsverstärker 91 verstärkt, die Spannungsspitze wird vom Detektor 93 erfaßt und das entsprechende Signal wird dem Differentialverstärker 92 zugeführt. In der Zwischenzeit wird eine Feedbackspannung, die dem Strahlstrom proportional ist, durch die Einstellsteuerung 95, z. B. einen Stellwiderstand, zum Differentialverstärker 92 hindurchgeleitet. Der Ausgang des Differentialverstärkers wird genullt, indem das Feedback des Strahlstroms eingestellt wird, so daß jeglicher Einfluß von Veränderungen des Strahlstroms auf das Magnetfeld 56, 58 ausgeräumt wird. Hiernach wird der Ausgang dann wieder mit der Additionsstelle 97 verbunden und dasselbe Signal wird an die Mikroprozessorsteuerung 96 zur Fehlerprüfaufzeichnung und Systmabschaltung übertragen, wenn der Fehler einen bestimmten Wert überschreitet.

Zur Erläuterung der Funktion der Steuerung führt, wie bereits vorstehend dargelegt, eine Veränderung der Energie des Elektronenstrahls, beispielshalber eine Energiezunahme, zu einer Verringerung des Randzonenfeldes 63 des Elektronenstrals sowie eine entsprechende Verringerung der Spulenspannung 64, 65. Dies führt zu einer Spannungsminderung vom Spitzendetektor 93. Demzufolge ist die Summe des Differentialverstärkers 92 kleiner, so daß der Ausgang des Verstärkers 92 den Ausgang des Summierverstärkers 97 mit der Wirkung abgeschwächt wird, daß der Gleichstromausgang der Stromversorgung das Magnetfeld der Magnetfeldformer 50, 52 vermindert.

Nach dem Dargelegten können die Magnetfeldformer so ausgebildet sein, daß sie für eine Reihe von Situationen verwendet werden können, wenn erst einmal die zweckmäßigen Berechnungen zur Erstellung der erforderlichen Flußdichteinduktivität durchgeführt worden sind. Dennoch soll der Fachmann hier Vorsicht walten lassen, da bei den vorstehenden Gleichungen einige Variable nicht in Betracht gezogen wurden, die einen geringen Anteil an der Flußdichteerzeugung haben. Aus Vereinfachungsgründen werden diese aufgrund ihres geringen Beitrags gegenüber den beträchtlich mehr in Gewicht fallenden anderen o. a. Beiträgen nicht mathematisch behandelt.

Auch tragen die vorstehend definierten Gleichungen den gestreuten Elektronen nicht Rechnung, die aus dem Hornfenster austreten. Da eine strikte mathematische Bestimmung ihres Beitrags außerordentlich verwickelt wäre, wird hier der Vorschlag gemacht, daß eine empirische Bestimmung des Streubeitrags für die jeweilige Sondersituation und -struktur experimentell durchgeführt wird. Zur Erleichterung einer derartigen Bestimmung wird empfohlen, daß von einem Startpunkt auf der Grundlage R, des Abtastwinkels, ausgegangen wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist leicht ersichtlich, daß verschiedene strukturelle Verbesserungen vorgenommen werden können. So könnten die Spulen 64 und 65 die gleichen sein wie die Spulen 46, da letztere durch Gleichstrom erregt werden und der Abgriff Wechselstrom ist. Die beiden Ströme lassen sich somit leicht voneinander unterscheiden. Darüber hinaus können die elektromagnetischen Feldformer auf einstellbaren Klammern zum Zwecke der mehrdimensionalen Versetzung sowie des leichteren Entfernens und Einsetzens angeordnet werden. Die so gewählten Elektromagnete ließen sich dann leicht austauschen oder ersetzen und in die präzise Stellung bringen, je nach den bestehenden Erfordernissen. Darüber hinaus können auch für bedeutendere Flußdichteeinstellungen Spulen vorgesehen werden, die eine unterschiedliche Anzahl von Windungen aufweisen und auf den Eisenjochen austauschbar sind. Feinere Einstellungen der Magnetflußkraft können selbstverständlich erzielt werden, wenn einstell- oder regelbare Stromversorger verwendet werden. Nach einem weiteren Abänderungsvorschlag könnten die Polflächen der Eisenkerne so ausgebildet werden, daß eine Feineinstellung des Grades der Elektronenstrahlabsenkung an den Enden der Abtastung erreicht wird.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform betrifft eine Elektronenstrahlquelle. Der Fachmann dürfte erkennen, daß die Erfindung auch mit anderen geladene Teilchen verwendenden Strahlabtastquellen, wie sie in der US-PS 31 78 604 beschrieben sind, und auch mit unabgetasteten Elektronenstrahlen verwendbar ist, beispielshalber der Elektronenvorhang, bei dem Elektronen senkrecht zum Fenster durchwandern, jedoch nach dem Austreten gestreut werden.

Diese und ähnliche abgeänderte Ausgestaltungen der Erfindung sind dem Fachmann geläufig und fallen unter den Erfindungsgedanken, der in seinem Umfang durch die Patentansprüche definiert ist.

Claims

1. Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einem mit hochenergetisch geladenen Teilchen arbeitenden Gerät zur Teilchenbestrahlung von gewählten Targets mit äußeren Kanten, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Strahls geladener Teilchen und mit einem Fenster und durch zwei elektromagnetische Ablenkeinrichtungen zum Ablenken der geladenen Teilchen im Strahl bei deren Durchgang durch das Fenster, wobei jede elektromagnetische Einrichtung einen Luftspalt von einer Breite besitzt, die größer ist als die Breite des Strahls, die Ablenkungeinrichtung zwischen dem Fenster und dem Target in gleichem Abstand vom Fenster und von einander getrennt sowie allgemein nächstliegend zu den Targetkanten angeordnet ist und wobei die Ablenkeinrichtung sich in einer Stellung befindet, senkrecht zum Teilchenstrahl einen Magnetfluß zum Normalisieren und Ablenken der gestreuten Teilchen in das Target zu erzeugen.

2. Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einem Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magnetische Ablenkeinrichtung ein C-förmiges Eisenjoch verwendet wird, das zwei voneinander räumlich getrennte Pole, zwischen denen ein Luftspalt gebildet ist, und eine Induktionsspule besitzt.

3. Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einem Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Magnetpole in einer derartigen Stellung befinden, daß sie einen maximalen Magnetfluß in unmittelbare Nähe an den Targetkanten induzieren.

4. Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einem Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als geladenes Teilchen Elektronen verwendet werden und daß darüber hinaus eine Detektor- und Steuereinrichtung zum Erfassen und Steuern des Anteils oder Beitrags des vom Elektronenstrahl induzierten Magnetflusses sowie eine Einrichtung zum abtastenden Führen des Strahls und ein Abtasthorn mit einem für Elektronen durchlässigen Fenster vorgesehen sind, wobei die Elektronen in stets entgegengesetzter Richtung über einen gewählten räumlichen Winkel geführt werden, woduch der Einfallswinkel des Elektronenstrahls quer über den Raumwinkel normalisiert wird.

5. Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes in einem Gerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Tragen des Targets, die sich in einer genau angegebenen Entfernung von der Erzeugereinrichtung befindet und eine der Breite des Abtastwinkels gleichwertige Breite hat.

6. Vorrichtung zur verbesserten gleichförmigen Bestrahlung eines länglichen Targets von einer gegenüber dem abtastenden Elektronenstrahl vorgeschriebenen Breite, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Erzeugen eines hochenergetischen Elektronenstrahls einschließlich mit Abtasthorn und einem für Elektronen durchlässigen Fenster,
eine Einrichtung zum abtastenden Führen des Elektronenstrahls über einen durch die Enden des Abtasthorns begrenzten vorgeschriebenen Winkels,
eine Einrichtung zum Tragen des Targets in einem vom Fenster vorgeschriebenen Abstand und wo die Targetkanten in einem Abstand räumlich voneinander getrennt sind, der annähernd gleich ist mit der Abtasthornbreite, wodurch er den Begrenzungen des Abtastwinkels entspricht,
eine Magnetfeldformereinrichtung zum Erzeugen des Magnetflusses quer über den Abtastwinkel und parallel zum Fenster, wobei der Fluß an den Targetkanten seine maximale Intensität besitzt und fortschreitend zur Mittellinie des Targets in seiner Intensität abnimmt, und wobei die Magnetfeldformereinrichtung im wesentlichen in der Nähe der Targetkanten angeordnet ist, so daß die Elektronen des Strahls abgelenkt werden und der Einfallswinkel der auf das Target auftreffenden Elektronen allgemein gleichförmig quer über die Targetoberfläche gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetfeldformereinrichtung ein C-förmiger Magnet mit zwei räumlich getrennten, einen Luftspalt zwischen ihnen bildenden Polen und eine Induktionsspule verwendet werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetablenkeinrichtung ein C-förmiger Magnet mit zwei räumlich getrennten, einen Luftspalt zwischen ihnen bildenden Polen und eine Induktionsspule verwendet werden, wobei die Magnetpole sich in einer solchen Stellung befinden, daß ein maximaler Magnetfluß zwischen dem Fenster und den Targetkanten induziert wird.

9. Kombination, gekennzeichnet durch ein Target, eine Elektronenstrahlquelle einschließlich einem Abtasthorn von dreieckiger Ausgestaltung, ein für Elektronen durchlässiges Fenster von vorgeschriebener Länge, das die Hornbasis bildet, eine Abtasteinrichtung zum Bilden einer Abtastebene durch abtastendes Führen eines Elektronenstrahls in stets entgegengesetzter Richtung über die gesamte Fensterlänge und durch zwei entfernt C-förmige elektromagnetische Ablenkeinrichtungen zum Bilden eines Magnetflußfeldes quer zum Strahlenabtastgang sowie parallel zum Fenster, wobei die elektromagnetische Ablenkeinrichtung Pole und einen Luftspalt aufweist, die Stärke des Flusses zwischen den Polen am größten ist und die exponentiell abnehmende Stärke dem Quadrat der Entfernung von den Polen entspricht, die elektromagnetische Ablenkeinrichtung getrennt ist um einen Abstand, der geringer ist als die Länge des Fensters, und peripher vom Fenster angeordnet ist, wo die elektromagnetische Ablenkeinrichtung die Bahn des Elektronenstrahls sowie die gestreuten, aus dem Fenster austretenden Elektronen gegenüber dem Target normalisieren.

10. Kombination nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole in einer Stellung eingesetzt sind, daß sie keinen Teil des Targets beschatten und maximalen Magnetfluß unmittelbar über den Targetkanten induzieren.

11. Magnetfeldformer zum Steuern eines Strahls geladener Teilchen, gekennzeichnet durch eine Teilchenstrahlquelle zum Erzeugen des Teilchenstrahls, eine Stromversorgung, ein magnetisiertes Joch mit zwei Armen einer gewünschten Länge, die durch einen Luftspalt gewünschter Breite getrennt sind, und mit einer die Arme verbindenden Basis, eine Induktionsspule bestehend aus einer gewählten Anzahl Windungen, die elektrisch an den Stromversorger angeschlossen und um die Basis zwischen den Armen eingesetzt ist, einen Spannungsverstärker zum Verstärken der in der Spule durch den Strahl induzierten Spannung, einen Differentialverstärker zum Erzeugen eines Bezugssignals, das der vom Teilchenstrahl in der Spule induzierten Spannung entspricht, eine Einrichtung, durch die das Signal genutzt wird, um auf der Basis des Bezugssignals Einstellungen vorzunehmen.

12. Teilchengerät zum Teilchenbestrahlen gewählter Targets, gekennzeichnet durch eine Erzeugereinrichtung zum Erzeugen eines Strahls aus geladenen Teilchen, ein Fenster, durch das der Strahl zum Bestrahlen des gesamten Targets hindurch geführt wird, und durch eine elektromagnetische Ablenkeinrichtung zum Ablenken der geladenen Teilchen im Strahl und der durch das Fenster gestreuten Teilchen, wobei die elektromagnetische Ablenkeinrichtung einen Luftspalt besitzt, der eine Breite hat, die größer ist als die Breite des Strahls, und allgemein nächstliegend stromabwärts vom Fenster angeordnet ist sowie derart eingesetzt ist, daß Magnetfluß senkrecht zur Ebene des Teilchenstrahls erzeugt wird, um den Einfallswinkel der vom Fenster gestreuten Teilchen im Strahl abzulenken und zu normalisieren.

13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetablenkeinrichtung ein C-förmiges Einsenjoch mit zwei räumlich getrennten, einen Luftspalt zwischen ihnen bildenden Polen und einer Induktionsspule verwendet werden.

14. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als geladene Teilchen Elektronen verwendet werden, und gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erfassen und Steuern des Anteils oder Beitrags des vom Elektronenstrahl induzierten Magnetflusses, durch eine Einrichtung zum abtastenden Führen des Strahls und durch ein Abtasthorn mit einem für Elektronen durchlässigen Fenster, wobei die Elektronen in stets entgegengesetzter Richtung über einen gewählten räumlichen Winkel geführt werden, wodurch der Einfallswinkel des Elektronenstrahls über dem räumlichen Winkel normalisiert wird.