JPH0136286Y2 - - Google Patents

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JPH0136286Y2
JPH0136286Y2 JP16965684U JP16965684U JPH0136286Y2 JP H0136286 Y2 JPH0136286 Y2 JP H0136286Y2 JP 16965684 U JP16965684 U JP 16965684U JP 16965684 U JP16965684 U JP 16965684U JP H0136286 Y2 JPH0136286 Y2 JP H0136286Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、イオンあるいは電子等の荷電粒子を
収束あるいは偏向するための磁場を制御する装置
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an apparatus for controlling a magnetic field for converging or deflecting charged particles such as ions or electrons.

[従来の技術] 磁場を安定化するための方式としては、現在2
種の方式が実用化されている。一方の方式は励磁
コイルに流す電流値を検出し、該電流値が常に一
定となるように制御する方式であり、他方の方式
は、磁場の強度を、例えば、ホール素子によつて
検出し、該検出信号が一定となるように制御する
方式である。
[Conventional technology] There are currently two methods for stabilizing the magnetic field.
The seed method has been put into practical use. One method detects the current value flowing through the excitation coil and controls the current value so that it is always constant.The other method detects the strength of the magnetic field using, for example, a Hall element. This is a method of controlling the detection signal to be constant.

[考案が解決しようとする問題点] 上記励磁コイルに流される電流値を検出する方
式は、磁極のヒステリシスにより、磁場の強度と
供給する電流値とが1対1に対応しない場合があ
る。その点、ホール素子を用いた方式は、磁場の
強度を直接検出しているため、磁極のヒステリシ
スの影響を受けることがないものの、ホール素子
は周囲温度によつて特性が変化することから、長
時間に渡つて磁場を一定とすることはできない。
その結果、このように制御された磁場を電子線や
イオンビームの偏向磁場あるいはレンズとして用
いた場合、時間と共に徐々に磁場強度が変動し、
安定な電子線或いはイオンビームを得ることが困
難となる。
[Problems to be solved by the invention] In the method of detecting the value of the current flowing through the excitation coil, the strength of the magnetic field and the value of the supplied current may not correspond one-to-one due to the hysteresis of the magnetic poles. On this point, the method using a Hall element directly detects the strength of the magnetic field, so it is not affected by the hysteresis of the magnetic pole, but since the characteristics of the Hall element change depending on the ambient temperature, The magnetic field cannot be constant over time.
As a result, when a magnetic field controlled in this way is used as a deflecting magnetic field or lens for an electron beam or ion beam, the magnetic field strength gradually fluctuates over time.
It becomes difficult to obtain a stable electron beam or ion beam.

本考案は、上述した点に鑑みてなされたもの
で、磁極のヒステリシスの影響をなくすと共に、
長時間に渡つて磁場の強度を安定にし得る磁場の
制御装置を提供することを目的としている。
The present invention was made in view of the above points, and it eliminates the influence of hysteresis of magnetic poles and
The object of the present invention is to provide a magnetic field control device that can stabilize the strength of the magnetic field over a long period of time.

[問題点を解決するための手段] 本考案に基づく磁場の制御装置は、励磁コイル
に流れる電流を検出し、該電流値が設定電流値に
なるように制御する電流制御手段と、所定磁場強
度に対応した信号を発生する第1の信号設定手段
と、該励磁コイルへの電流の供給に基づいて発生
する磁場の強度を検出する検出手段と、該第1の
信号設定手段と該検出手段の出力信号とを比較す
る比較手段と、該比較手段からの信号に基づき該
検出手段からの信号が所定の強度となるまでの
間、強度が変化する信号を発生する第2の信号設
定手段とを備え、該第1と第2の信号設定手段か
ら発生した2種の信号の加算信号を設定電流値に
対応した信号として該電流制御手段に供給するよ
うに構成したことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] A magnetic field control device based on the present invention includes a current control means that detects a current flowing through an excitation coil and controls the current value so that it becomes a set current value, and a predetermined magnetic field strength. a first signal setting means for generating a signal corresponding to the excitation coil; a detection means for detecting the strength of the magnetic field generated based on the supply of current to the excitation coil; a comparison means for comparing the output signal with the output signal; and a second signal setting means for generating a signal whose intensity changes based on the signal from the comparison means until the signal from the detection means reaches a predetermined intensity. The present invention is characterized in that it is configured to supply a sum signal of two types of signals generated from the first and second signal setting means to the current control means as a signal corresponding to the set current value.

[作用] 所望の磁場強度に対応した第1の信号に基づい
て励磁コイルに電流が流される。該励磁コイルへ
の電流の供給により発生した磁場強度は、例え
ば、ホール素子によつて検出され、その検出信号
は該所望の磁場強度に対応した第1の信号と比較
される。該検出信号が該所望の磁場強度となるま
で、徐々に強度が変化する信号が発生され、該変
化信号は、該所望の磁場強度に対応した第1の信
号と加算され、該加算された信号に基づいた電流
が設定電流として該励磁コイルに供給される。該
励磁コイルに流される電流は別途検出され、検出
電流値が設定電流値となるように制御される。こ
の結果、初期の磁場設定時はホール素子によつて
検出された信号に基づいて磁場の強度が制御さ
れ、一度所望の磁場強度となつた後には、励磁コ
イルに流される電流を一定とすることによつて磁
場は長時間安定に制御される。
[Operation] A current is caused to flow through the excitation coil based on the first signal corresponding to the desired magnetic field strength. The magnetic field strength generated by supplying current to the excitation coil is detected by, for example, a Hall element, and the detected signal is compared with a first signal corresponding to the desired magnetic field strength. A signal whose intensity gradually changes is generated until the detection signal reaches the desired magnetic field strength, and the changing signal is added to a first signal corresponding to the desired magnetic field strength, and the added signal is added to the first signal corresponding to the desired magnetic field strength. A current based on the current is supplied to the excitation coil as a set current. The current flowing through the exciting coil is separately detected and controlled so that the detected current value becomes a set current value. As a result, when the magnetic field is initially set, the strength of the magnetic field is controlled based on the signal detected by the Hall element, and once the desired magnetic field strength is reached, the current flowing through the excitation coil is kept constant. The magnetic field is controlled stably for a long time.

[実施例] 以下本考案の一実施例を添附図面に基づいて詳
述する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below in detail based on the accompanying drawings.

第1図において、1はパルス発生器であり、該
パルス発生器1は設定磁場を変化させるときのみ
アツプパルスあるいはダウンパルスを発生し、ア
ツプダウンカウンタ2とOR回路3に供給する。
該アツプダウンカウンタ2のカウント値は、D−
A変換器4にロードされ、該D−A変換器4によ
つて変換された信号は、演算増幅器5を介してド
ライブ回路6に供給される。該ドライブ回路6は
供給される信号強度に応じた励磁電流を発生し、
励磁コイル7に供給する。該コイル7に流される
電流は検出抵抗8によつて検出され、該検出信号
は該演算増幅器5に負帰還される。該励磁コイル
7への電流の供給により発生した磁場の強度は、
ホール素子9によつて検出され、その検出信号は
増幅器10を介して第1と第2の比較器11,1
2に供給される。該第1と第2の比較器11,1
2には、該D−A変換器4の出力信号Vsも供給
されており、該第1の比較器11は検出信号強度
Vhが該信号強度Vs以下のときハイレベル信号を
発生し、該信号VhとVsとが等しくなつたときロ
ーレベル信号となる。該比較器12は該信号Vh
がVs以上のときハイレベル信号を発生し、該Vh
がVsと等しくなつたときにローレベル信号とな
る。該第1の比較器11の出力信号はクロツクパ
ルス発生器13からのクロツクパルスとフリツプ
フロツプ回路14からのパルスが供給されている
第1のANDゲート回路15に供給され、該第2
の比較器12の出力信号はクロツクパルス発生器
13からのクロツクパルスとフリツプフロツプ回
路14からのパルスが供給されている第2の
ANDゲート回路16に供給される。該第1の
ANDゲート回路15の出力パルスはアツプダウ
ンカウンタ17にアツプパルスとして供給され、
該第2のANDゲート回路16の出力パルスは該
アツプダウンカウンタ17にダウンパルスとして
供給される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a pulse generator, and the pulse generator 1 generates up pulses or down pulses only when changing the set magnetic field, and supplies them to an up/down counter 2 and an OR circuit 3.
The count value of the up-down counter 2 is D-
The signal loaded into the A converter 4 and converted by the D-A converter 4 is supplied to the drive circuit 6 via the operational amplifier 5. The drive circuit 6 generates an excitation current according to the supplied signal strength,
It is supplied to the excitation coil 7. The current flowing through the coil 7 is detected by a detection resistor 8, and the detection signal is negatively fed back to the operational amplifier 5. The strength of the magnetic field generated by supplying current to the excitation coil 7 is:
It is detected by the Hall element 9, and the detection signal is sent to the first and second comparators 11 and 1 via the amplifier 10.
2. The first and second comparators 11,1
2 is also supplied with the output signal Vs of the D-A converter 4, and the first comparator 11 detects the detected signal strength.
A high level signal is generated when Vh is less than the signal strength Vs, and a low level signal is generated when the signal Vh and Vs become equal. The comparator 12 receives the signal Vh
Generates a high level signal when Vs or more, and the corresponding Vh
becomes a low level signal when becomes equal to Vs. The output signal of the first comparator 11 is supplied to a first AND gate circuit 15 which is supplied with a clock pulse from a clock pulse generator 13 and a pulse from a flip-flop circuit 14,
The output signal of the comparator 12 of the second comparator 12 is supplied with the clock pulse from the clock pulse generator 13 and the pulse from the flip-flop circuit 14.
It is supplied to the AND gate circuit 16. the first
The output pulse of the AND gate circuit 15 is supplied to the up/down counter 17 as an up pulse.
The output pulse of the second AND gate circuit 16 is supplied to the up/down counter 17 as a down pulse.

該アツプダウンカウンタ17のカウント値はD
−A変換器18にロードされ、該D−A変換器1
8によつて変換されたアナログ信号は、前記演算
増幅器5に供給される。該第1の比較器11の出
力信号は第1のワンシヨツトマルチバイブレータ
19に供給され、第2の比較器12の出力信号は
第2のワンシヨツトマルチバイブレータ20に供
給される。該第1と第2のワンシヨツトマルチバ
イブレータ19,20の出力パルスはOR回路2
1に供給され、該OR回路21の出力パルスが該
フリツプフロツプ回路14のリセツトパルスとし
て使用される。尚、該フリツプフロツプ回路14
は、前記OR回路3の出力パルスによつてセツト
される。
The count value of the up-down counter 17 is D
- loaded into the A converter 18, said D-A converter 1
The analog signal converted by 8 is supplied to the operational amplifier 5. The output signal of the first comparator 11 is supplied to a first one-shot multivibrator 19, and the output signal of the second comparator 12 is supplied to a second one-shot multivibrator 20. The output pulses of the first and second one-shot multivibrators 19 and 20 are sent to the OR circuit 2.
1, and the output pulse of the OR circuit 21 is used as a reset pulse for the flip-flop circuit 14. Incidentally, the flip-flop circuit 14
is set by the output pulse of the OR circuit 3.

上述した如き構成において、磁場強度をH0
らH1に高くする場合には、パルス発生器1から
第2図aに示す所定の数のパルスがアツプダウン
カウンタ2にアツプパルスとして供給される。該
アツプダウンカウンタ2のカウント値はD−A変
換器4にロードされることから、該D−A変換器
4の出力信号は第2図bに実線で示すように、磁
場強度H1に対応した信号強度となり、この信号
は演算増幅器5を介してドライブ回路6に供給さ
れ、該信号強度に応じた励磁電流が励磁コイル7
に供給される。このとき、該コイルへの電流の供
給によつても磁極(図示せず)のヒステリシスの
影響により、発生する磁場の強度は第2図bに点
線で示す如く、H1より低い強度Hqとなる。該磁
場の強度はホール素子9によつて検出され、強度
Hqに対応した検出信号は第1と第2の比較器1
1,12に供給されてD−A変換器4からのH1
に対応した信号と比較される。ここで、該Hq
該H1より低いため、該比較器11から第2図c
に示すハイレベル信号が第1のANDゲート回路
15に出力される。該ANDゲート回路15には、
該パルス発生器1のパルスが供給されるOR回路
3からのパルスによつてセツトされるフリツプフ
ロツプ回路14からの第2図dに示す信号とパル
ス発生器13からの第2図eに示すパルス信号も
供給されている。その結果、該第1のANDゲー
ト回路15からは、第2図fに示すパルス信号が
アツプパルスとしてアツプダウンカウンタ17に
供給される。該カウンタ17のカウント値はD−
A変換器18にロードされており、該D−A変換
器18からは第2図gに示す信号が演算増幅器5
に供給される。
In the above-described configuration, when increasing the magnetic field strength from H 0 to H 1 , a predetermined number of pulses shown in FIG. 2a are supplied from the pulse generator 1 to the up-down counter 2 as up-pulses. Since the count value of the up-down counter 2 is loaded into the DA converter 4, the output signal of the DA converter 4 corresponds to the magnetic field strength H1 , as shown by the solid line in FIG. 2b. This signal is supplied to the drive circuit 6 via the operational amplifier 5, and an excitation current corresponding to the signal strength is applied to the excitation coil 7.
supplied to At this time, due to the influence of the hysteresis of the magnetic pole (not shown) due to the supply of current to the coil, the strength of the generated magnetic field becomes Hq, which is lower than H1 , as shown by the dotted line in Figure 2b. . The strength of the magnetic field is detected by the Hall element 9, and the strength
The detection signal corresponding to H q is sent to the first and second comparators 1
H 1 from the DA converter 4
is compared with the corresponding signal. Here, since the H q is lower than the H 1 , the comparator 11
A high level signal shown in is output to the first AND gate circuit 15. The AND gate circuit 15 includes:
The signal shown in FIG. 2d from the flip-flop circuit 14 is set by the pulse from the OR circuit 3 to which pulses from the pulse generator 1 are supplied, and the pulse signal shown in FIG. 2e from the pulse generator 13. is also supplied. As a result, the first AND gate circuit 15 supplies the pulse signal shown in FIG. 2f to the up-down counter 17 as an up pulse. The count value of the counter 17 is D-
From the D-A converter 18, the signal shown in FIG.
supplied to

該演算増幅器5はD−A変換器4とD−A変換
器18の出力信号を加算してドライバ回路6に供
給しており、その結果、該励磁コイル7に供給さ
れる電流値は増加させられ、それにつれて磁場強
度Hは第2図bの点線の如く増加する。該磁場強
度が所定の値H、となつたとき該比較器11の出
力はローレベルとなり、この信号の立ち下がりに
より、ワンシヨツトマルチバイブレータ19は第
2図hのパルスを発生する。該ワンシヨツトマル
チバイブレータ19からのパルスはOR回路21
を介してフリツプフロツプ回路14にリセツト信
号として供給される。該比較器11とフリツプフ
ロツプ回路14の出力がローレベルとなつたた
め、パルス発生器13からアツプダウンカウンタ
17へのパルスの供給は停止され、従つて、D−
A変換器18の出力信号強度は、磁場強度がH1
となつた状態を維持することになる。その後、励
磁コイルに供給される電流は検出抵抗8によつて
検出され、該電流値に対応した信号がD−A変換
器4とD−A変換器18の加算信号に常に等しく
なるように制御される。尚、ホール素子9の特性
が周囲温度によつて変動し、該ホール素子から比
較器への信号強度が変動し、比較器11あるいは
12の出力がハイレベルとなつても、フリツプフ
ロツプ回路14の出力はOR回路3からパルスが
供給されない限りローレベルとなつているため、
該ホール素子の変動によつてはアツプダウンカウ
ンタ17へパルスは供給されず、D−A変換器1
8の出力信号強度は変化しない。
The operational amplifier 5 adds the output signals of the D-A converter 4 and the D-A converter 18 and supplies the sum to the driver circuit 6. As a result, the current value supplied to the excitation coil 7 is increased. Accordingly, the magnetic field strength H increases as shown by the dotted line in FIG. 2b. When the magnetic field strength reaches a predetermined value H, the output of the comparator 11 becomes low level, and the fall of this signal causes the one-shot multivibrator 19 to generate the pulse shown in FIG. 2h. The pulse from the one-shot multivibrator 19 is sent to the OR circuit 21.
The signal is supplied as a reset signal to the flip-flop circuit 14 via the flip-flop circuit 14. Since the outputs of the comparator 11 and the flip-flop circuit 14 have become low level, the supply of pulses from the pulse generator 13 to the up-down counter 17 has been stopped, and therefore, D-
The output signal strength of the A converter 18 is such that the magnetic field strength is H 1
The current state will be maintained. Thereafter, the current supplied to the excitation coil is detected by the detection resistor 8, and controlled so that the signal corresponding to the current value is always equal to the sum signal of the DA converter 4 and the DA converter 18. be done. Note that even if the characteristics of the Hall element 9 vary depending on the ambient temperature, the signal strength from the Hall element to the comparator varies, and the output of the comparator 11 or 12 becomes a high level, the output of the flip-flop circuit 14 changes. is at a low level unless a pulse is supplied from OR circuit 3, so
Due to the fluctuation of the Hall element, no pulse is supplied to the up-down counter 17, and the D-A converter 1
The output signal strength of 8 does not change.

上述した説明は磁場強度を増加させる場合であ
るが、磁場強度を減少させる場合には、パルス発
生器1からダウンパルスをアツプダウンカウンタ
2に供給すれば良い。その場合、D−A変換器4
からの信号強度はホール素子からの信号強度より
低くなるため、比較器12からハイレベル信号が
出力され、アツプダウンカウンタ17へはAND
ゲート回路16を介してパルス発生器13からの
パルスがダウンパルスとして供給される。
The above explanation is for increasing the magnetic field strength, but when decreasing the magnetic field strength, the pulse generator 1 may supply down pulses to the up-down counter 2. In that case, the D-A converter 4
Since the signal strength from the Hall element is lower than the signal strength from the Hall element, a high level signal is output from the comparator 12, and an AND signal is output from the up/down counter 17.
A pulse from the pulse generator 13 is supplied as a down pulse via the gate circuit 16.

以上本考案の一実施例を詳述したが、本考案は
この実施例に限定されず幾多の変形が可能であ
る。例えば、パルス発生器1とアツプダウンカウ
ンタ2に代え、コンピユータからセツトレジスタ
に変化させる磁場強度に対応した信号をセツト
し、該セツトレジスタの値をD−A変換して演算
増幅器5に供給するように構成しても良い。
Although one embodiment of the present invention has been described above in detail, the present invention is not limited to this embodiment and can be modified in many ways. For example, instead of the pulse generator 1 and up-down counter 2, a signal corresponding to the magnetic field strength to be changed may be set from a computer to a set register, and the value of the set register may be converted from D to A and supplied to the operational amplifier 5. It may be configured as follows.

[効果] 以上詳述した如く、本考案においては、磁場設
定の初期の段階では発生した磁場の強度を直接検
出して該磁場の強度が設定した値となるように制
御し、その後は励磁コイルに供給される電流値を
一定とするように制御しているため、磁極のヒス
テリシスの影響なく所定の磁場を長時間に渡つて
安定して発生させることができる。
[Effect] As detailed above, in the present invention, in the initial stage of magnetic field setting, the intensity of the generated magnetic field is directly detected and controlled so that the intensity of the magnetic field becomes the set value, and after that, the excitation coil Since the current value supplied to the magnetic field is controlled to be constant, a predetermined magnetic field can be stably generated over a long period of time without being affected by the hysteresis of the magnetic poles.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示すブロツク図、
第2図は第1図の実施例を説明するために用いた
信号波形図である。 1,13……パルス発生器、2,17……アツ
プダウンカウンタ、3,21……OR回路、4,
18……D−A変換器、5……演算増幅器、6…
…ドライバ回路、7……励磁コイル、8……検出
抵抗、9……ホール素子、10……増幅器、1
1,12……比較器、14……フリツプフロツプ
回路、15,16……ANDゲート回路、19,
20……ワンシヨツトマルチバイブレータ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a signal waveform diagram used to explain the embodiment of FIG. 1. 1, 13... Pulse generator, 2, 17... Up-down counter, 3, 21... OR circuit, 4,
18...D-A converter, 5...Operation amplifier, 6...
... Driver circuit, 7 ... Excitation coil, 8 ... Detection resistor, 9 ... Hall element, 10 ... Amplifier, 1
1, 12... Comparator, 14... Flip-flop circuit, 15, 16... AND gate circuit, 19,
20...One-shot multi-vibrator.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 励磁コイルに流れる電流を検出し、該電流値
が設定電流値になるように制御する電流制御手
段と、所定磁場強度に対応した信号を発生する
第1の信号設定手段と、該励磁コイルへの電流
の供給に基づいて発生する磁場の強度を検出す
る検出手段と、該第1の信号設定手段と該検出
手段の出力信号とを比較する比較手段と、該比
較手段からの信号に基づき該検出手段からの信
号が所定の強度となるまでの間、強度が変化す
る信号を発生する第2の信号設定手段とを備
え、該第1と第2の信号設定手段から発生した
2種の信号の加算信号を設定電流値に対応した
信号として該電流制御手段に供給するように構
成した磁場の制御装置。 (2) 該比較手段は第1の比較器と第2の比較器を
備えており、該第2の信号設定手段はパルス発
生器、アツプダウンカウンタとD−A変換器よ
り成り、該第1の比較器は該検出信号が第1の
信号設定手段からの信号強度以上となつた時を
検出し、該検出時点まで該パルス発生器からの
パルスを該アツプダウンカウンタにアツプパル
スとして供給し、該第2の比較器は該検出信号
が第1の信号設定手段からの信号強度以下とな
つた時を検出し、該検出時点まで該パルス発生
器からのパルスを該アツプダウンカウンタにダ
ウンパルスとして供給するようにした実用新案
登録請求の範囲第1項記載の磁場の制御装置。
[Claims for Utility Model Registration] (1) Current control means that detects the current flowing through the excitation coil and controls the current value so that it becomes a set current value, and a first device that generates a signal corresponding to a predetermined magnetic field strength. a signal setting means, a detection means for detecting the intensity of the magnetic field generated based on the supply of current to the excitation coil, and a comparison means for comparing the output signal of the first signal setting means and the detection means. , second signal setting means for generating a signal whose intensity changes until the signal from the detection means reaches a predetermined intensity based on the signal from the comparison means, A magnetic field control device configured to supply a sum signal of two types of signals generated from a signal setting means to the current control means as a signal corresponding to a set current value. (2) The comparison means includes a first comparator and a second comparator, the second signal setting means includes a pulse generator, an up-down counter, and a DA converter, and the first The comparator detects when the detection signal becomes equal to or higher than the signal intensity from the first signal setting means, and supplies pulses from the pulse generator as up pulses to the up-down counter until the detection point, and A second comparator detects when the detection signal becomes less than the signal intensity from the first signal setting means, and supplies pulses from the pulse generator to the up-down counter as down pulses until the detection point. A magnetic field control device according to claim 1 of the utility model registration claim.
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