JPH04122900A - Electron radiator with function of correcting electron beam distribution automatically - Google Patents
Electron radiator with function of correcting electron beam distribution automaticallyInfo
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Abstract
Description
この発明は電子線分布自動補正機能付電子線照射装置に
関する。特に、走査型の装置であって、加速電圧が変わ
っても最適の電子線分布を自動的に実現できるようにし
た改良に関する。The present invention relates to an electron beam irradiation device with an automatic electron beam distribution correction function. In particular, the present invention relates to an improvement in a scanning type device that can automatically realize an optimal electron beam distribution even if the accelerating voltage changes.
電子線照射装置は、真空中で電子線を発生し加速して、
大気中に置かれた被処理物に照射するものである。加速
エネルギーの低い小型の非走査型のものと加速エネルギ
ーの高い走査型のものがある。走査型の電子線照射装置
は、磁界によって電子線の飛行する経路を変える事によ
り被処理物の面上で電子線の照射点を左右に往復運動さ
せるものである。これは電子銃、電子加速用の直流高圧
電源、加速管、走査管などを備えている。第3図に走査
型電子線照射装置の概略図を示す。走査管は台形状の容
器であり下部の開口から電子線が出るようになっ、てい
る。この開口を照射窓という。
ここにはTI箔、Af箔などが張ってあり内部の真空を
維持するようにしている。被処理物は照射窓の直下にあ
って、紙面と直角の方向に移動している(y方向とする
)。電子線はこれと直角の(×方向とする)方向に走査
される。照射窓がひとつの場合は、ひとつの線分に沿っ
た走査がなされる(X方向のみ)。照射窓がふたつの場
合は、長方形に沿った走査がなされる。この発明が対象
とするのは前者の線分に沿う走査形式のものである。
電子線を左右に振るためには、一対の対向する磁極を有
する電磁石を電子線経路の途中に設け、電磁石コイルに
三角波電流を流す事による。ここで三角波というのは第
2図(a)に示すような波形である。
電磁石コイルに三角波電流を流すと、コイルによる磁界
が三角波形状の変化をするので、ローレンツ力により電
子が経路を左右に曲げられる。このため被処理物の面上
では線分に沿って電子線の照射装置が動く。
第4図に従来例に係る電子線分布補正機構を示す。これ
は走査用電磁石コイルに流すべき電流の波形を決定する
機構である。電流の時間当たりの変化が電子線の走査速
さに対応するので、走査フィル電流の波形によって電子
線分布を任意に与える事ができるのである。
走査コイルに与える走査電流の主となるものは三角波で
ある。これは電子線をある方向(X方向)に往復走査さ
せるからである。しかし、走査コイル、電磁石コアの磁
気特性、幾何学的配置などにより単純な三角波電流をコ
イルに流しただけでは所望の走査を行う事ができない。
そこで三角波を主体としつつも、同一周波数の矩形波、
彎曲した三角波などを加えなければならない。
これらの波形を第2図に示している。これ以外にも別異
の波形を考える事ができる。又第2図の波形は全てが独
立の函数形を持っている訳ではなく、あるものは他のも
のの一次結合によって合成できる。
このような同−周波形の多様な信号を三角波補正信号と
呼ぶ。
いくつもの補正信号T、 、T2−・・−・−・−があ
りこれを三角波Sに加える。補正信号の重みをW r
、W 2・・・−・・−・・・・ とすると、三角波に
補正信号を加えたものである走査電流Qは、
Q = s+wl T1+W2T2 十−・・−−
−(1)というように表す事ができる。
第4図に於いて、三角波発生器1は単純な三角波を生ず
る。三角波補正信号発生器2は先に述べたような多様な
補正信号を発生する。三角波補正信号ゲイン調整器3は
それぞれの三角波補正信号T0、T2、・・・−・・・
−についてゲイン、つまりW。
、W2、・−・−を設定する部分である。ゲイン設定は
各補正波形毎に手動で行うようになっていた。
三角波Sと、重み付き補正波形W+ Tr +W2T2
−・・・−・・ とは、三角波補正信号加算回路5に於
いて加算される。これで(1)のQに比例する信号が得
られる。これに適当な電流増幅を加えるのが電子線走査
電流出力回路4である。この回路の電流が走査コイルに
流れるようになっている。An electron beam irradiation device generates and accelerates an electron beam in a vacuum.
The object to be treated is irradiated in the atmosphere. There are small non-scanning types with low acceleration energy and scanning types with high acceleration energy. A scanning type electron beam irradiation device reciprocates the irradiation point of the electron beam from side to side on the surface of the workpiece by changing the flight path of the electron beam using a magnetic field. It is equipped with an electron gun, a DC high-voltage power supply for electron acceleration, an acceleration tube, a scanning tube, etc. FIG. 3 shows a schematic diagram of a scanning electron beam irradiation device. The scanning tube is a trapezoidal container with an opening at the bottom that emits electron beams. This opening is called the irradiation window. This is covered with TI foil, Af foil, etc. to maintain the internal vacuum. The object to be processed is located directly below the irradiation window and is moving in a direction perpendicular to the plane of the paper (referred to as the y direction). The electron beam is scanned in a direction perpendicular to this (referred to as the x direction). When there is one irradiation window, scanning is performed along one line segment (only in the X direction). When there are two irradiation windows, scanning is performed along a rectangle. The object of this invention is the former type of scanning along the line segment. In order to swing the electron beam from side to side, an electromagnet having a pair of opposing magnetic poles is provided in the middle of the electron beam path, and a triangular wave current is passed through the electromagnetic coil. Here, the triangular wave has a waveform as shown in FIG. 2(a). When a triangular wave current is passed through an electromagnetic coil, the magnetic field generated by the coil changes into a triangular wave shape, causing the electrons to bend their paths left and right due to the Lorentz force. Therefore, the electron beam irradiation device moves along the line segment on the surface of the object to be processed. FIG. 4 shows a conventional electron beam distribution correction mechanism. This is a mechanism that determines the waveform of the current that should be passed through the scanning electromagnetic coil. Since the change in current per time corresponds to the scanning speed of the electron beam, the electron beam distribution can be arbitrarily given by the waveform of the scanning fill current. The main scanning current applied to the scanning coil is a triangular wave. This is because the electron beam is scanned back and forth in a certain direction (X direction). However, due to the magnetic properties and geometrical arrangement of the scanning coil and electromagnet core, it is not possible to perform the desired scanning by simply passing a triangular wave current through the coil. Therefore, although the main wave is a triangular wave, a rectangular wave of the same frequency,
We need to add things like curved triangular waves. These waveforms are shown in FIG. Other waveforms can also be considered. Furthermore, not all of the waveforms in FIG. 2 have independent functional forms; some can be synthesized by linear combinations of others. Such various signals having the same frequency waveform are called triangular wave correction signals. There are a number of correction signals T, , T2-..., which are added to the triangular wave S. The weight of the correction signal is W r
, W 2...-..., then the scanning current Q, which is the sum of the triangular wave and the correction signal, is: Q = s+wl T1+W2T2 10-...--
−(1) It can be expressed as follows. In FIG. 4, triangular wave generator 1 produces a simple triangular wave. The triangular wave correction signal generator 2 generates various correction signals as described above. The triangular wave correction signal gain adjuster 3 outputs the respective triangular wave correction signals T0, T2, . . .
− gain, i.e. W. , W2, . . . Gain settings had to be made manually for each correction waveform. Triangular wave S and weighted correction waveform W+ Tr +W2T2
-...-... are added in the triangular wave correction signal addition circuit 5. This provides a signal proportional to Q in (1). The electron beam scanning current output circuit 4 adds appropriate current amplification to this. The current in this circuit is made to flow through the scanning coil.
補正信号T I 、T2 、’−・−・ のゲインW、
、W2、−・−は手動で調整しなければならなかった
これは難しいことではないが、電子線の加速電圧を変え
ると補正信号のゲインを再調整しなげればならない。た
だひとつの補正信号を使う場合はゲイン調整もひとつだ
けで済む。しかし、補正信号が2以上の場合は、煩瑠な
操作を強いられる。
走査型電子線照射装置に於いて、加速電圧は広い範囲で
変更され得る。例えば400〜800 keVの範囲で
電子線を加速する装置がある。また500〜1000
keVの範囲で加速できる装置もある。
このような広い範囲のエネルギー領域で電子線を加速す
る装置に於いては、加速電圧を変更するたびに、三角波
補正信号のゲイン調整をしなければならない。煩瑣とい
う事の他に、調整ミスの可能性もある。
加速電圧が変更されても、自動的に三角波補正信号のゲ
イン調整をする事ができるようにした電子線照射装置を
提供することが本発明の目的である。The gain W of the correction signal T I , T2 , '-...
, W2, -- had to be adjusted manually. This is not difficult, but if the accelerating voltage of the electron beam is changed, the gain of the correction signal must be readjusted. If only one correction signal is used, only one gain adjustment is required. However, if the number of correction signals is 2 or more, complicated operations are forced. In a scanning electron beam irradiation device, the accelerating voltage can be varied within a wide range. For example, there is a device that accelerates an electron beam in the range of 400 to 800 keV. Also 500-1000
There are also devices that can accelerate in the keV range. In an apparatus that accelerates an electron beam in such a wide energy range, the gain of the triangular wave correction signal must be adjusted every time the acceleration voltage is changed. In addition to being troublesome, there is also the possibility of an adjustment error. An object of the present invention is to provide an electron beam irradiation device that can automatically adjust the gain of a triangular wave correction signal even if the acceleration voltage is changed.
本発明の電子線照射装置においては、加速電圧の範囲を
適当な数の領域に分割し、それぞれの領域に於いて最適
の補正信号のゲインW、 、W2、を予め決定しておき
、加速電圧が与えられるとこれに応した最適ゲインを出
力して主たる三角波に加算して電子線走査電流を形成す
るものである。In the electron beam irradiation apparatus of the present invention, the accelerating voltage range is divided into an appropriate number of regions, and the optimum correction signal gains W, W2, in each region are determined in advance, and the accelerating voltage When given, the optimum gain corresponding to this is output and added to the main triangular wave to form an electron beam scanning current.
主たる三角波Sに、補正信号TI、72N・・−・にゲ
インW I 、W2、−・−・−を乗じたものを加えて
走査電流を作るのであるが、これが自動的に行われる。
加速電圧を変える毎にゲインを再調整しなければならな
いといっても、ある電圧範囲なら同しゲインで良い。そ
こで加速電圧の変化に応じて連続的にゲインを変更する
のではなく、加速電圧をいくつかの領域(例えば3〜5
領域)に分割し、それぞれの領域での最適のゲインを予
め決めておくのである。そして加速電圧の領域のゲイン
を与えて、SにT I 、T 2 、’−”’−・・
を加えて走査電流Qを求めるのである。
手動で行う場合のようにキメ細かい連続的な制御はでき
ない。段階的な非連続的な制御である。
しかし手動調整の煩労さかないし、調整ミスという事も
避けられる。
加速電圧を領域をEl、E2、’−・−・E、とするE
Jにあるときの補正信号の最適ゲインをwl。
、w24、−−− w 、 、とする。(W、、)の
値を予め設定し記憶させておく。そして加速電圧EがE
εE、であれば、前記のWlj、W2.、−・−を読み
出して
Q=S+W、T+ +w2JT2−+−一・−■という
加算式により走査電流Q、を求めるのである。A scanning current is created by adding to the main triangular wave S a correction signal TI, 72N, . . . , multiplied by a gain W I , W2, . Even if the gain must be readjusted each time the acceleration voltage is changed, the same gain is sufficient within a certain voltage range. Therefore, instead of changing the gain continuously according to changes in the accelerating voltage, the accelerating voltage is changed in several regions (for example, 3 to 5
The optimum gain for each area is determined in advance. Then, by giving a gain in the accelerating voltage region, S is T I , T 2 , '-”'-...
The scanning current Q is obtained by adding It is not possible to perform fine, continuous control as in the case of manual operation. It is a step-by-step discontinuous control. However, there is no hassle of manual adjustment, and adjustment mistakes can be avoided. E where the accelerating voltage is in the region El, E2, '-・-・E
wl is the optimum gain of the correction signal when it is in J. , w24, --- w , . The values of (W, , ) are set and stored in advance. And the accelerating voltage E is E
If εE, then the above Wlj, W2. , -.
第1図は本発明の実施例を示す。これは三角波発生器1
、三角波補正信号発生器2を含む。三角波発生器1が主
となる三角波を発生し、三角波補正信号発生器2がひと
つ或は複数の補正信号を発生する。補正信号は周波数を
同一とするが波形や位相の異なる波形である。
補正信号は異なる波形及び加速電圧毎に設けられた三角
波補正信号ゲイン設定器6により、ゲインwl、が設定
される。ここでiは波形毎に異なる信号T H、T2
N・・−・−・ T、の添字であり、q個存在する。j
は加速電圧の分割領域(全部でm個)のうちのひとつを
示す添字である。WiJはmq個の変数群となるから、
三角波補正信号ゲイン設定器6及びこれに続く三角波補
正信号選択スイッチ7も最大mq個必要だという事にな
る。ただし補正信号によっては全ての電圧分割領域でゲ
インを変更する必要のないものがあるから、これについ
ては変数を縮約することができる。
三角波補正信号選択スイッチ7を閉じると、これがつな
がる三角波補正信号ゲイン設定器6が有する設定ゲイン
W I Jがかかった補正信号WIJTlが、三角波補
正信号加算回路5に入力され、主たる三角波に加算され
る。
加速電圧Eによって、どの三角波補正信号選択スイッチ
7を閉じるかという指示を加速電圧範囲出力回路9によ
って行う。この時最大q個のスイッチが閉じられる事に
なる。加速電圧範囲出力回路9は現在の加速電圧Eがど
の電圧範囲E、、E2、−・・・−・・ Eゆに含まれ
るかを判定し、EεE。
であればWiJ(1=1+ 2+ −・・−・ q)
のゲインを含むスイッチ群を閉じるのである。
これらのスイッチが閉じられると三角波補正信号加算回
路5において
Q、=S十Σw+jTr (a)という加算がな
され、電子流走査電流出力回路4に与えられる。
加速電圧Eが同じ領域に含まれている限り、上の走査電
流が保持される。加速電圧Eが異なる領域に変化すると
、その領域での補正信号ゲインにスイッチが切り換えら
れて、新たな走査電流が決定される。
実際には、三角波補正信号ゲイン設定器6、三角波補正
信号選択スイッチ7、三角波補正信号選択回路8、加速
電圧範囲出力回路9はPLC(Programmabl
e Logic Controller )によって構
成する事ができる。
第2図によって補正信号の合成について説明する。これ
は(a)〜(j)まで同一周波数の波形を示している。
横軸は時間で縦軸は電流である。
(a)は主になる三角波である。(b) 、(C)は三
角波に対して±90°位相の異なる矩形波である。(d
)は(a)と(b)より合成した変調三角波である。こ
れは(a)に対しくb)の1/4を加える事によって作
られる。(e)は(a)と(C)とより合成したもので
(a)に対して(c)の174を加える事により合成さ
れる。
ゲインwi、が正数だけでなく負数をも指定しうるもの
とすれば、補正信号は(b) 、(C)の両方が必要と
されず(b)だけでよい。(b)の−174に(a)を
加えると(e)の波形を合成する事ができる。
(f)は三角波を弛緩させた波形である。(g)も同じ
であるが反対方向に弛緩させた波形である。これらは三
角波、矩形波と、これらの積分を合成することによって
得られるが、独立の補正信号として発生させる方が便利
である。
(’h)は(b)と位相のすれた(少し進んでいる)矩
形波である。(b)−(h)を作る事により、(+)の
ような微分波形を得る事かできる。
三角波(a)に微分波(i)を加えると、(j)のよう
に三角波の上下頂点がさらに突出した変調三角波を得る
事ができる。
(f) 、(g)と(1)を加えると弛緩三角波の頂点
が突出した三角波を得る事ができる。
走査電流として(d) 、(f) 、(j)などの電流
波形を使う事が多いので、これらは簡単に合成されなけ
ればならない。FIG. 1 shows an embodiment of the invention. This is triangle wave generator 1
, a triangular wave correction signal generator 2. A triangular wave generator 1 generates a main triangular wave, and a triangular wave correction signal generator 2 generates one or more correction signals. The correction signals have the same frequency but different waveforms and phases. The gain wl of the correction signal is set by a triangular wave correction signal gain setter 6 provided for each different waveform and acceleration voltage. Here, i is a signal T H, T2 that differs for each waveform.
N...--- It is a subscript of T, and there are q of them. j
is a subscript indicating one of the divided regions (m in total) of the accelerating voltage. Since WiJ is a group of mq variables,
This means that a maximum of mq triangular wave correction signal gain setters 6 and subsequent triangular wave correction signal selection switches 7 are required. However, since some correction signals do not require changing the gain in all voltage division regions, the variables can be reduced in this regard. When the triangular wave correction signal selection switch 7 is closed, the correction signal WIJTl applied with the setting gain W I J of the triangular wave correction signal gain setter 6 to which it is connected is input to the triangular wave correction signal addition circuit 5 and added to the main triangular wave. . The accelerating voltage range output circuit 9 instructs which triangular wave correction signal selection switch 7 should be closed using the accelerating voltage E. At this time, a maximum of q switches will be closed. The accelerating voltage range output circuit 9 determines which voltage range E, , E2, -...Eyu includes the current accelerating voltage E, and outputs EεE. If so, WiJ (1=1+ 2+ −・・・−・q)
This closes the switch group containing the gain of . When these switches are closed, the triangular wave correction signal addition circuit 5 adds Q,=S+Σw+jTr (a), and provides the result to the electron current scanning current output circuit 4. As long as the acceleration voltage E is included in the same region, the above scanning current is maintained. When the acceleration voltage E changes to a different region, a switch is switched to the correction signal gain in that region, and a new scanning current is determined. Actually, the triangular wave correction signal gain setter 6, the triangular wave correction signal selection switch 7, the triangular wave correction signal selection circuit 8, and the acceleration voltage range output circuit 9 are connected to a PLC (Programmable).
e Logic Controller). The composition of correction signals will be explained with reference to FIG. This shows waveforms of the same frequency from (a) to (j). The horizontal axis is time and the vertical axis is current. (a) is the main triangular wave. (b) and (C) are rectangular waves having a phase difference of ±90° from the triangular wave. (d
) is a modulated triangular wave synthesized from (a) and (b). This is created by adding 1/4 of b) to (a). (e) is synthesized from (a) and (C) by adding 174 of (c) to (a). If the gain wi can be specified not only as a positive number but also as a negative number, both (b) and (C) are not required for the correction signal, and only (b) is sufficient. By adding (a) to -174 in (b), the waveform in (e) can be synthesized. (f) is a waveform obtained by relaxing a triangular wave. (g) is the same waveform but relaxed in the opposite direction. These can be obtained by combining triangular waves, rectangular waves, and their integrals, but it is more convenient to generate them as independent correction signals. ('h) is a rectangular wave that is out of phase with (a little ahead of) (b). By creating (b)-(h), a differential waveform like (+) can be obtained. By adding the differential wave (i) to the triangular wave (a), it is possible to obtain a modulated triangular wave in which the upper and lower vertices of the triangular wave are more prominent as shown in (j). By adding (f), (g) and (1), it is possible to obtain a triangular wave with a prominent peak of the relaxation triangular wave. Since current waveforms such as (d), (f), and (j) are often used as scanning currents, these must be easily synthesized.
走査型電子線照射装置に於いて、加速電圧が変更された
時、走査電流の三角波補正信号ゲインも自動的に変更さ
れる。このため加速電圧変更の度に手動によって三角波
補正信号ゲインを再調整する作業が不要になる。煩雑で
熟練を要する作業を省略できるので電子線照射装置の運
転がより容易になる。又手動による設定ミスという事も
ない。常に最適の走査電流を得る事ができる。In a scanning electron beam irradiation device, when the accelerating voltage is changed, the triangular wave correction signal gain of the scanning current is also automatically changed. This eliminates the need to manually readjust the triangular wave correction signal gain each time the acceleration voltage is changed. The operation of the electron beam irradiation device becomes easier because complicated and skill-requiring work can be omitted. Also, there is no chance of a manual setting error. Optimal scanning current can always be obtained.
第1図は本発明の実施例に係る電子線分布自動補正機能
付電子線照射装置の走査電流補正部の概略構成図。
第2図は三角波とその補正信号、及び合成信号を列挙し
た波形図。
第3図は走査型電子線照射g置の概略断面図。
第4図は従来例に係る走査電流補正部の概略構成図。
199. 三角波発生器
201. 三角波補正信号発生器
392. 三角波補正信号ゲイン調整器409. 電子
流走査電流出力回路
500. 三角波補正信号加算回路
800. 三角波補正信号ゲイン設定器700. 三角
波補正信号選択スイッチ8 ・・・ 三角波補正信号選
択回路
加速電圧範囲出力回路
発
明
者
久保田
方
男
浜
野
勝FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scanning current correction section of an electron beam irradiation apparatus with an automatic electron beam distribution correction function according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a waveform diagram listing triangular waves, their correction signals, and composite signals. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a scanning electron beam irradiation position. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a scanning current correction section according to a conventional example. 199. Triangular wave generator 201. Triangular wave correction signal generator 392. Triangular wave correction signal gain adjuster 409. Electron flow scanning current output circuit 500. Triangular wave correction signal addition circuit 800. Triangular wave correction signal gain setter 700. Triangular wave correction signal selection switch 8 Triangular wave correction signal selection circuit Acceleration voltage range output circuit Inventor Katao Kubota Masaru Hamano
Claims (1)
角な方向に走査し、照射窓を通って大気中に出射し被処
理物に照射することとした電子線照射装置に於いて、電
子線を走査するための走査コイルに流す走査電流を設定
するために、加速電圧の範囲を複数の領域に分割し、分
割領域ごとに三角波補正信号のゲインを予め設定してお
き、加速電圧の領域が変わるごとに、予め設定されたゲ
インを乗じた補正信号を主たる三角波に加算して走査コ
イル電流を出力するようにした事を特徴とする電子線分
布自動補正機能付電子線照射装置。In an electron beam irradiation device that generates an electron beam in a vacuum, accelerates it, scans it in a direction perpendicular to the acceleration direction, and emits it into the atmosphere through an irradiation window to irradiate the object to be processed. In order to set the scanning current flowing through the scanning coil for scanning the electron beam, the range of the accelerating voltage is divided into multiple regions, and the gain of the triangular wave correction signal is set in advance for each divided region. An electron beam irradiation device with an automatic electron beam distribution correction function, characterized in that each time a region changes, a correction signal multiplied by a preset gain is added to a main triangular wave to output a scanning coil current.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2245132A JPH04122900A (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Electron radiator with function of correcting electron beam distribution automatically |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2245132A JPH04122900A (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Electron radiator with function of correcting electron beam distribution automatically |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04122900A true JPH04122900A (en) | 1992-04-23 |
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ID=17129107
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2245132A Pending JPH04122900A (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Electron radiator with function of correcting electron beam distribution automatically |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04122900A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103098167A (en) * | 2010-03-04 | 2013-05-08 | 艾克塞利斯科技公司 | Method for improving implant uniformity during photoresist outgassing |
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-
1990
- 1990-09-14 JP JP2245132A patent/JPH04122900A/en active Pending
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