RU2769346C1 - Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством и способ коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки - Google Patents

Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством и способ коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки Download PDF

Info

Publication number
RU2769346C1
RU2769346C1 RU2021122895A RU2021122895A RU2769346C1 RU 2769346 C1 RU2769346 C1 RU 2769346C1 RU 2021122895 A RU2021122895 A RU 2021122895A RU 2021122895 A RU2021122895 A RU 2021122895A RU 2769346 C1 RU2769346 C1 RU 2769346C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
data
anastigmatic
electron beam
zmin
value
Prior art date
Application number
RU2021122895A
Other languages
English (en)
Inventor
Сяодун ХУАН
Шоуци Вэй
Сян Фэй
Тун Чжан
Найбо Су
Бинь Ван
Ян Дун
Вэньмин Го
Цзумин Лян
Гохуа Хуан
Цян Тан
Original Assignee
Гуйлинь Тхд Текнолоджи Ко. Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гуйлинь Тхд Текнолоджи Ко. Лтд filed Critical Гуйлинь Тхд Текнолоджи Ко. Лтд
Application granted granted Critical
Publication of RU2769346C1 publication Critical patent/RU2769346C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/48—Electron guns
    • H01J29/485—Construction of the gun or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/3002—Details
    • H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/48—Electron guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/56—Arrangements for controlling cross-section of ray or beam; Arrangements for correcting aberration of beam, e.g. due to lenses
    • H01J29/566—Arrangements for controlling cross-section of ray or beam; Arrangements for correcting aberration of beam, e.g. due to lenses for correcting aberration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/153—Electron-optical or ion-optical arrangements for the correction of image defects, e.g. stigmators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2229/00—Details of cathode ray tubes or electron beam tubes
    • H01J2229/48—Electron guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/153—Correcting image defects, e.g. stigmators
    • H01J2237/1532—Astigmatism
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/304—Controlling tubes
    • H01J2237/30472—Controlling the beam

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электронно-лучевой обработки и, в частности, касается автоматической электронной пушки с анастигматическим устройством и способа коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки. Технический результат – повышение надежности работы электронной пушки путем улучшения эффекта коррекции морфологии следа электронного пучка. В качестве устройства обнаружения используется разъемный пояс Роговского, который использует дифференциальные сигналы в качестве выходного сигнала и минимальное значение дифференциальных сигналов в качестве цели коррекции анастигматического устройства, что упрощает метод обработки сигналов обнаружения, устраняет влияние синфазных сигналов помехи и улучшает чувствительность и точность обнаружения. Оптимальный ток возбуждения анастигматического устройства определяется по осям для ускорения вычислений. Взвешенные значения амплитуды и среднего значения сигналов обнаружения более полно отражают различие морфологии следа электронного пучка. Используя обобщенные данные взвешенных значений в качестве сравнительной основы, два цикла поиска и подтверждения «оптимального» значения дополнительно повышают надежность и уменьшают степень случайности. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к области техники устройства для электронно-лучевой обработки и, в частности, касается автоматической электронной пушки с анастигматическим устройством и способа коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки.
Уровень техники
Из-за отклонения электронных лучей и линзы, вызванного дефектом обработки, неоднородным материалом полюсного наконечника, краевым эффектом электрода или магнитного полюса и загрязнением электрода, электронная пушка устройства для электронно-лучевой обработки приводит к несогласованности фокусировки электронных пучков в различных направлениях на рабочей плоскости, поэтому круглые следы электронного пучка не могут быть сформированы, т. е. возникает астигматизм. В электронной пушке анастигматическое устройство используется для коррекции морфологии следа электронного пучка. В настоящее время для коррекции используются электронные пучки микронных размеров, и оптимальное состояние коррекции определяется оператором посредством оптического наблюдения.
Мощность электронной пушки в устройстве для электронно-лучевой обработки, таком как станок для электронно-лучевой сварки, электронно-лучевая перфорирующая установка и оборудование для электронно-лучевого аддитивного производства, относительно велика, электронный пучок, используемый для коррекции морфологии следа электронного пучка, намного меньше, чем тот, который используется при механической обработке, морфология следа электронного пучка не масштабируется пропорционально размеру электронного пучка, а эффект обычной анастигматической операции, основанной на эмпирическом методе, имеет высокую хаотичность, вследствие чего трудно достичь оптимального состояния. Для того чтобы улучшить эффект коррекции морфологии следа электронного пучка с помощью анастигматического устройства, фактическая величина электронного пучка во время обработки может использоваться в качестве значения электронного пучка во время коррекции морфологии следа электронного пучка, и ток возбуждения обмоток анастигматического устройства, соответствующий оптимальной морфологии следа электронного пучка, может быть автоматически определен в соответствии с информацией обнаружения морфологии следа электронного пучка.
Для того чтобы реализовать автоматический контроль над астигматизмом, необходимо сначала решить проблему обнаружения морфологии следа электронного пучка, а для устройства для электронно-лучевой обработки с большой мощностью, устройство обнаружения морфологии следа электронного пучка не должен контактировать с электронными пучками для реализации его повторного использования, что соответствует производственным требованиям устройства для электронно-лучевой обработки.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение направлено на решение проблемы, заключающейся в том, что существующее анастигматическое устройство обладает высокой степенью случайности и затрудняет достижение оптимального состояния, кроме того изобретение направлено на создание автоматической электронной пушки с анастигматическим устройством и способа коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки.
Для решения указанной выше проблемы настоящее изобретение реализовано следующим техническим решением:
Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством включает в себя центральный контроллер, источник электроэнергии, источник питания привода и корпус электронной пушки; электронно-лучевой генератор, анастигматическое устройство и фокусирующее устройство расположены в корпусе электронной пушки в направлении сверху вниз; анастигматическое устройство содержит анастигматические обмотки с двумя фазами, которые образуют структуру с множеством пар осесимметричных магнитных полюсов;
выходной терминал центрального контроллера для выдачи сигнала напряжения для управления электронным пучком соединен с управляющим входным терминалом источника электроэнергии, а выходной терминал источника электроэнергии соединен с электронно-лучевым генератором;
выходной терминал центрального контроллера для выдачи первого анастигматического управляющего сигнала напряжения соединен с первым управляющим входным терминалом источника питания привода, а первый выходной терминал источника питания привода соединен с первой анастигматической обмоткой анастигматического устройства;
выходной терминал центрального контроллера для выдачи второго анастигматического управляющего сигнала напряжения соединен со вторым управляющим входным терминалом источника питания привода, а второй выходной терминал источника питания привода соединен со второй анастигматической обмоткой анастигматического устройства;
отличием устройства является то, что оно дополнительно содержит устройство обнаружения и схему обработки сигнала, причем устройство обнаружения размещено в корпусе электронной пушки и расположено на месте выпуска электронного пучка непосредственно под фокусирующим устройством; устройство обнаружения состоит из каркаса и четырех обмоток обнаружения; каркас имеет кольцевую конструкцию, выполненную из немагнитного изоляционного материала; четыре обмотки равномерно и симметрично намотаны вокруг каркаса и имеют одинаковое количество витков и одинаковый диаметр проволоки;
первая обмотка обнаружения и третья обмотка обнаружения радиально противоположно расположены на каркасе, и задний концевой участок первой обмотки обнаружения соединен с передним концевым участком третьей обмотки обнаружения; вторая обмотка обнаружения и четвертая обмотка обнаружения радиально противоположно расположены на каркасе, и задний концевой участок второй обмотки обнаружения соединен с передним концевым участком четвертой обмотки обнаружения; передний концевой участок первой обмотки обнаружения устройства обнаружения соединен с передним концевым участком второй обмотки обнаружения и подключен к общему входному терминалу схемы обработки сигнала, задний концевой участок третьей обмотки обнаружения устройства обнаружения соединен со вторым входным терминалом схемы обработки сигнала, а задний концевой участок четвертой обмотки обнаружения устройства обнаружения соединен с первым входным терминалом схемы обработки сигнала; а выходной терминал схемы обработки сигнала соединен с входным терминало центрального контроллера.
Схема обработки сигнала состоит из операционных усилителей A1-A2, резисторов R1-R8 и конденсатора C; один конец резистора R1 образует первый входной терминал схемы обработки сигнала, один конец резистора R2 образует второй входной терминал схемы обработки сигнала, а один конец резистора R3 образует общий входной терминал схемы обработки сигнала после соединения с общим узлом связи и; другой конец резистора R1 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A1; другой конец резистора R2 и другой конец резистора R3 одновременно соединены с синфазным входным терминалом операционного усилителя A1; и один конец резистора R4 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A1, а другой конец резистора R4 соединен с выходным терминалом операционного усилителя A1; выходной терминал операционного усилителя A1 соединен с одним концом резистора R5, а другой конец резистора R5 соединен с одним концом конденсатора C и одним концом резистора R6; другой конец конденсатора C и один конец резистора R7 соединены с общим узлом связи, один конец резистора R7 соединен с синфазным входным терминалом операционного усилителя A2; другой конец резистора R6 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A2; один конец резистора R8 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A2, а другой конец резистора R8 соединен с выходным терминалом операционного усилителя A2; и выходной терминал операционного усилителя A2 образует выходной терминал A схемы обработки сигнала 4.
В схеме обработка сигнала резисторы R1 и R2 имеют одинаковое сопротивление, резисторы R3 и R4 имеют одинаковое сопротивление, резисторы R5 и R6 имеют одинаковое сопротивление, а резистор
Figure 00000001
,
Каркас устройства обнаружения изготовлен из немагнитного изоляционного материала.
Способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки, реализованный с помощью автоматической электронной пушки с анастигматическим устройством включает следующие этапы:
Этап 1: инициализация: задание начального значения предпочтительным данным управления током возбуждения DRmin первой анастигматической обмотки, задание начального значения предпочтительным данным управления током возбуждения DTmin второй анастигматической обмотки и задание начального значения изменению данных управления ΔDRT; задание поправочного коэффициента λ изменению данных управления ΔDRT, при этом 0<λ<1; задание сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и длительности τ; задание периода дискретизации μ; и задание итеративного порога η, где η является целым числом, которое больше и равно 1.
Этап 2: отслеживание исходных обобщенных данных о морфологии следа электронного пучка, когда в анастигматическом устройстве нет тока возбуждения, путем тестирования; то есть:
Запуск устройства для электронно-лучевой обработки и присвоение данным управления DR током возбуждения первой анастигматической обмотки и данным управления DT током возбуждения второй анастигматической обмотки значения «0» с помощью центрального контроллера, так что ток возбуждения анастигматического устройства равен 0; и вывод центральным контроллером сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и получение максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения, обозначенных как DZmin(0).
Этап 3: отслеживание предпочтительных данных управления DRmin током возбуждения первой анастигматической обмотки с помощью тестирования, то есть;
Этап 3.1: присвоение центральным контроллером данным управления током возбуждения DR первой анастигматической обмотки значения DRmin + ΔDRT и данным управления током возбуждения DT второй анастигматической обмотки значения DTmin и изменение тока возбуждения анастигматического устройства; и вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером, выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и вычисление максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000002
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000003
, обозначенных как DZmin(1);
Этап 3.2: присвоение центральным контроллером данным управления током возбуждения DR первой анастигматической обмотки значения DRmin - ΔDRT и данным управления током возбуждения DT второй анастигматической обмотки значения DTmin и изменение тока возбуждения анастигматического устройства; и вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером, выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и вычисление максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000002
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000003
, обозначенных как DZmin(2);
Этап 3.3: сравнение обобщенных данных DZmin(0), DZmin(1) и DZmin(2) морфологии следа электронного пучка центральным контроллером:
Если данные DZmin(0) обладают минимальным значением, то данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(0) и значение данных DRmin сохраняется без изменений;
Если данные DZmin(1) обладают минимальным значением, данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(1) и данным DRmin присваивается значение DRmin + ΔDRT;
Если данные DZmin(2) обладают минимальным значением, данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(2), а данным DRmin присваивается значение DRmin-ΔDRT.
Этап 4: отслеживание предпочтительных данных управления DTmin током возбуждения второй анастигматической обмотки с помощью тестирования, то есть;
Этап 4.1: присвоение центральным контроллером данным управления током возбуждения DR первой анастигматической обмотки значения DRmin и данным управления током возбуждения DT второй анастигматической обмотки значения DTmin+ΔDRT и изменение тока возбуждения анастигматического устройства; и вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером, выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и вычисление максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000002
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000003
, обозначенных как DZmin(4).
Этап 4.2: присвоение центральным контроллером данным управления током возбуждения DR первой анастигматической обмотки значения DRmin и данным управления током возбуждения DT второй анастигматической обмотки значения DTmin-ΔDRT и изменение тока возбуждения анастигматического устройства; и вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером, выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и вычисление максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000002
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000003
, обозначенных как DZmin(5);
Этап 4.3: сравнение трех данных DZmin(3), DZmin(4) и DZmin(5) морфологии следа электронного пучка центральным контроллером:
Если данные DZmin(3) обладают минимальным значением, то данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(3) и значение данных DTmin сохраняется без изменений;
Если данные DZmin(4) обладают минимальным значением, данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(4) и данным DTmin присваивается значение DTmin + ΔDRT;
Если данные DZmin(5) обладают минимальным значением, данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(5), а данным DTmin присваивается значение DTmin-ΔDRT.
Этап 5: оценка минимальных значений обобщенных данных:
Сравнение обобщенных данных DZmin(6) и DZmin(0)морфологии следа электронного пучка центральным контроллером:
Если DZmin(6) < DZmin(0), сначала устанавливают маркер конца K равным 0; и затем данным DZmin(0) присваивается значение данных DZmin(6) и после изменению данных управления ΔDRT присваивается значение λ ×ΔDRT, затем возвращаются к этапу 3;
Если DZmin(6) ≥ DZmin(0), сначала добавляют 1 к маркеру конца K; а затем оценивают значение маркера конца K:
Если значение маркера конца меньше «η», оставляют значение DZmin(0) неизменным, изменению данных управления ΔDRT присваивается значение λ×ΔDRT и затем возвращаются к этапу 3;
В противном случае, осуществляется сохранение предпочтительных данных управления DRmin током возбуждения первой анастигматической обмотки, окончательно полученных по вышеупомянутому способу, как окончательных данных управления DR током возбуждения первой анастигматической обмотки, и сохранение предпочтительных данных управления DTmin током возбуждения второй анастигматической обмотки как окончательных данных управления DT током возбуждения второй анастигматической обмотки, что завершает способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки.
На этапе 1 начальное значение предпочтительных данных управления DRmin током возбуждения первой анастигматической обмотки и предпочтительных данных управления током возбуждения DTmin второй анастигматической обмотки устанавливается равным 0, а начальное значение изменения ΔDRT данных управления током возбуждения первой анастигматической обмотки и второй анастигматической обмотки устанавливается равным 0,5×DRTM, где DRTM является пороговым значением анастигматических обмоток, то есть -DRTM≤DR≤DRTM, -DRTM≤DT≤DRTM.
В течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS производится выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигнала n раз и данные выборки сохраняются как DA1, DA2, ..., DAn, и для обобщенных данных:
Максимальное абсолютное значение данных DAmax составляет:
DAmax=max[|DA1|,|DA2|,...,|DAn|]
Среднее абсолютное значение данных
Figure 00000004
составляет:
Figure 00000005
При этом
Figure 00000006
, где τ - длительность сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, а μ - период дискретизации.
Обобщенные данные DZ морфологии следа электронного пучка:
Figure 00000007
где DAmax и
Figure 00000008
- соответственно максимальное абсолютное значение и среднее абсолютное значение данных выборки сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигнала в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, α - заданное взвешенное значение среднего абсолютного значения
Figure 00000009
, и 0≤α≤1.
По сравнению с предшествующим уровнем техники автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством, основанная на использовании бесконтактного устройства обнаружения морфологии следа электронного пучка по настоящему изобретению, использует фактическое значение величины электронного пучка во время обработки в качестве значения величины электронного пучка во время коррекции морфологии следа электронного пучка и автоматически определяет ток возбуждения обмоток анастигматического устройства, соответствующий оптимальной морфологии следа электронного пучка в соответствии с информацией обнаружения морфологии следа электронного пучка для достижения цели улучшения эффекта коррекции морфологии следа электронного пучка.
Описание чертежей изобретения
Фиг. 1 представляет собой структурную схему автоматической электронной пушки с анастигматическим устройством, предусмотренной настоящим изобретением;
Фиг. 2 - структурная схема устройства обнаружения, представленного на фиг. 1;
Фиг. 3 структурная диаграмма схемы обработки сигнала, представленной на фиг. 1;
Фиг. 4 - блок-схему способа коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки, предусмотренной настоящим изобретением;
Фиг. 5 Схема автоматического выявления анастигматизама в электронной пушке.
Позиции на фигурах: 1 - центральный контроллер, 2 - источник электроэнергии, 3 - источник питания привода, 4 - схема обработки сигнала, 5 - электронно-лучевой генератор, 6 - анастигматическое устройство, 7 - фокусирующее устройство, 8 - устройство обнаружения, 81 - первая обмотка обнаружения, 82 - вторая обмотка обнаружения, 83 - третья обмотка обнаружения, 84 - четвертая обмотка обнаружения, 85 - корпус, 9 - электронный пучок, 10 - рабочая поверхность, and 11 - корпус электронной пушки.
Детальное описание
Для пояснения задачи, технического решения и преимуществ настоящего изобретения, далее приводится подробное описание настоящего изобретения в сочетании с конкретным вариантом осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует понимать, что термины направления, такие как «верхний», «нижний», «средний», «левый», «правый», «передний» и «задний», упомянутые в вариантах осуществления, используются только для удобства при обращении к сопроводительным чертежам. Следовательно, используемые термины направления используются только для иллюстрации настоящего изобретения, но не ограничивают объем прав настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 1, автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством состоит из следующих главных компонентов: центрального контроллера 1, источника электроэнергии 2, источника питания привода 3, схемы обработки сигнала 4, электронно-лучевого генератора 5, анастигматического устройства 6, фокусирующего устройства 7 и устройства обнаружения 8.
В электронно-лучевом генераторе 5: катод, подключенный к источнику тока, нагревается и эмитирует электроны, ускоритель электронов создает ускоряющее поле между катодом и анодом, испускаемый катодом электронный пучок 9 выходит из отверстия анода под действием ускоряющего поля, а размер электронного пучка 9 регулируется напряжением сеточного смещения. Электронный пучок 9, испускаемый электронно-лучевым генератором 5, падает на рабочую поверхность 10.
Анастигматическое устройство 6 состоит из первой анастигматической обмотки (т. е. обмотки R-фазы) и второй анастигматической обмотки (т. е. обмотки T-фазы). Первая анастигматическая обмотка и вторая анастигматическая обмотка образуют структуру с множеством пар осесимметричных магнитных полюсов. Анастигматическое устройство 6 по настоящему изобретению может представлять собой известное анастигматическое устройство 6. Первая анастигматическая обмотка и вторая анастигматическая обмотка подключены к выходному концу источника питания привода 3, при этом анастигматическое устройство 6 установлено между анодом электронной пушки и фокусирующим устройством 7. Когда электронный пучок 9 проходит через анастигматическое устройство 6, неоднородное магнитное поле в анастигматическом устройстве 6 действует на поле электронного пучка 9 во многих направлениях, тем самым изменяя морфологию следа электронного пучка 9.
Фокусирующее устройство 7 является важным элементом электронной пушки и используется для регулировки осевого положения фокусировки следа электронного пучка 9.
Устройство обнаружения 8 состоит из первой обмотки обнаружения 81, второй обмотки обнаружения 82, третьей обмотки обнаружения 83, четвертой обмотки обнаружения 84 и каркаса 85, как показано на фиг. 2. Каркас 85 имеет осесимметричную кольцевую конструкцию и изготавливается из немагнитного изоляционного материала. Первая обмотка обнаружения 81, вторая обмотка обнаружения 82, третья обмотка обнаружения 83 и четвертая обмотка обнаружения 84 имеют N витков и одинаковый диаметр провода. Первая обмотка обнаружения 81, вторая обмотка обнаружения 82, третья обмотка обнаружения 83 и четвертая обмотка обнаружения 84 намотаны вокруг каркаса 85 и равномерно и симметрично распределены, оси первой обмотки обнаружения 81 и третьей обмотки обнаружения 83 располагаются по оси x, и задний концевой участок первой обмотки обнаружения 81 соединен с передним концевым участком третьей обмотки обнаружения 83. Оси второй обмотки обнаружения 82 и четвертой обмотки обнаружения 84 расположены по вертикальной оси y, а задний концевой участок второй обмотки обнаружения 82 соединен с передним концевым участком четвертой обмотки обнаружения 84. Передний концевой участок первой обмотки обнаружения 81 соединен с передним концевым участком второй обмотки обнаружения 82 и подключен к общему входному терминалу C1 схемы обработки сигналов 4, задний концевой участок третьей обмотки обнаружения 83 соединен со вторым входным терминалом A+ схемы обработки сигнала 4, и задний концевой участок четвертой обмотки обнаружения 84 соединен с первым входным терминалом A- схемы обработки сигнала 4. Устройство обнаружения 8 подключено к месту выпуска электронного пучка 9 в электронной пушке. Когда импульсный электронный пучок 9 проходит через устройство обнаружения 8, ток пространственного заряда, формируемый электронным пучком 9, генерирует переменное магнитное поле, которое определяет индуцированные электродвижущие силы e1, e2, e3 и e4 в первой обмотке обнаружения 81, второй обмотке обнаружения 82, третьей обмотке обнаружения 83 и четвертой обмотке обнаружения 84, соответственно, то есть
Figure 00000010
, (где i = 1, 2, 3, 4, и φi - магнитный поток, проходящий через i-ю обмотку обнаружения), индуцированные электродвижущие силы первой обмотки обнаружения 81 и третьей обмотки обнаружения 83 суммируются с сигналом напряжения UA+(UA+=e1+e3), а индуцированные электродвижущие силы второй обмотки обнаружения 82 и четвертой обмотки обнаружения 84 суммируются с сигналом напряжения UA-(UA-= e2 + e4). Если φ1 = φ2 = φ3 = φ4, когда контур электронного пучка 9 имеет осесимметричную форму и проходит через центр устройства обнаружения 8, e1=e2=e3=e4 и UA+=UA-; если контур электронного пучка 9 имеет неосесимметричную форму, UA+≠UA-; и если разница между UA+ и UA- сведена к минимуму путем регулирования тока возбуждения IR и IT анастигматического устройства 6, то считается, что след электронного пучка 9 находится в состоянии оптимальной коррекции.
Центральный контроллер 1 используется в качестве главного устройства управления устройством для электронно-лучевой обработки электронного пучка 9. Центральный контроллер 1 преобразует данные управления DBS электронного пучка 9 в сигнал напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS посредством цифро-аналогового преобразования, и сигнал напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS передается на управляющий входной терминал схемы регулирования источника напряжения сеточного смещения источника электроэнергии 2; центральный контроллер 1 преобразует данные управления током возбуждения DR и DT анастигматического устройства 6 в сигнал напряжения UR и сигнал напряжения UT, соответственно, посредством цифро-аналогового преобразования, и сигнал напряжения UR и сигнал напряжения UT передается на управляющий входной терминал источника питания привода 3; центральный контроллер 1 принимает сигнал выходного напряжения UA схемы обработки сигнала 4 и преобразует сигнал выходного напряжения UA в данные выборки DA посредством аналого-цифрового преобразования; центральный контроллер 1 изменяет амплитуду и длительность импульса τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS путем настройки данных управления DBS электронного пучка 9 для реализации управления импульсным электронным пучком 9; центральный контроллер 1 производит выборку сигнала выходного напряжения UA с высокой скоростью в течение длительности импульса τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, затем определяет максимальное абсолютное значение DAmax данных выборки DA сигнала выходного напряжения UA и вычисляет среднее абсолютное значение данных выборки
Figure 00000011
на основе данных выборки DA и, наконец, вычисляет обобщенные данные
Figure 00000012
морфологии следа электронного пучка, где 0≤α≤1; и центральный контроллер 1 вычисляет обобщенные данные DZ морфологии следа электронного пучка путем изменения данных управления DR и DT током возбуждения R-фазы и T-фазы анастигматического устройства 6, и когда обобщенные данные DZ достигают минимального значения, данные управления DR и DT током возбуждения анастигматического устройства 6 являются рабочими данными.
Источник электроэнергии 2 содержит источник тока для электронного ускорения, источник тока для нагрева катода и источник напряжения сеточного смещения. Источник тока электронного акселерометра управляет стабилизацией напряжения, положительный выходной терминал источника тока электронного акселерометра соединен с анодом электронно-лучевого генератора 5 и заземлен, отрицательный выходной терминал источника тока электронного акселерометра, положительный выходной терминал источника напряжения сеточного смещения и один выходной терминал источника тока для нагрева катода соединены друг с другом, выходной терминал источника тока для нагрева катода подключен к катоду электронно-лучевого генератора 5, а отрицательный выходной терминал источника напряжения сеточного смещения подключен к сетке электронно-лучевого генератора 5; и источник напряжения сеточного смещения используется для регулировки размера электронного пучка 9, управляющий входной сигнал схемы регулирования источника напряжения сеточного смещения представляет собой сигнал напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS от центрального контроллера 1, схема регулирования источника напряжения сеточного смещения автоматически регулирует выходное напряжение источника напряжения сеточного смещения так, что электронный пучок 9 меняется в зависимости от сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS.
Источник питания привода 3 состоит из двух схем усиления тока с одинаковой структурой, при этом входной управляющий сигнал одной схемы представляет собой сигнал напряжения UR от центрального контроллера 1, а ток IR, прямо пропорциональный сигналу напряжения UR, подается на первую анастигматическую обмотку анастигматического устройства 6; входным управляющим сигналом другой схемы является сигнал напряжения UT от центрального контроллера 1, и ток IT, прямо пропорциональный сигналу напряжения UT, подается на вторую анастигматическую обмотку анастигматического устройства 6.
Схема обработки сигнала 4 состоит из операционных усилителей A1-A2, резисторов R1-R8 и конденсатора C, как показано на фиг. 3. Один конец резистора R1 образует первый входной терминал A- схемы обработки сигнала 4. один конец резистора R2 образует второй входной терминал A+ схемы обработки сигнала 4, а один конец резистора R3 соединен с общим узлом C2 и образует общий входной терминал C1 схемы обработки сигнала 4; другой конец резистора R1 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A1; другой конец резистора R2 и другой конец резистора R3 одновременно соединены с синфазным входным терминалом операционного усилителя A1; и один конец резистора R4 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A1, а другой конец резистора R4 соединен с выходным терминалом операционного усилителя A1. Выходной терминал операционного усилителя A1 соединен с одним концом резистора R5, а другой конец резистора R5 соединен с одним концом конденсатора C и одним концом резистора R6; другой конец конденсатора C соединен с общим узлом связи C2, один конец резистора R7 соединен с синфазным входным терминалом операционного усилителя A2, а другой конец резистора R7 соединен с общим узлом связи C2; другой конец резистора R6 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A2; один конец резистора R8 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A2, а другой конец резистора R8 соединен с выходным терминалом операционного усилителя A2; и выходной терминал операционного усилителя A2 образует выходной терминал A схемы обработки сигнала 4, а выходной терминал общего узла связи схемы обработки сигнала 4 является общим узлом связи C2. Операционный усилитель A1, резистор R1, резистор R2, резистор R3 и резистор R4 образуют схему дифференциального усиления, в которой R1=R2, R3=R4 и
Figure 00000013
. Операционный усилитель A2, резистор R5, резистор R6, резистор R7, резистор R8 и конденсатор C образуют схему противофазного формирующего фильтра, в которой R5=R6,
Figure 00000001
, входной терминал схемы дифференциального усиления соединен с выходным терминалом устройства обнаружения 8, входной сигнал схемы формирующего фильтра представляет собой сигнал выходного напряжения UA1 схемы дифференциального усиления, а передаточная функция схемы формирующего фильтра составляет
Figure 00000014
, при этом s - комплексная переменная передаточной функции, и сигнал выходного напряжения UA схемы формирующего фильтра передается на центральный контроллер 1.
Способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки, реализованный с помощью автоматической электронной пушки с анастигматическим устройством, как показано на фиг. 4, включает следующие этапы:
Этап 1: отслеживание исходных обобщенных данных о морфологии следа электронного пучка с помощью тестирования;
Этап 11: инициализация:
Определение данных, отбираемых n раз (n ≥ 10) на основе сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов 4 в период дискретизации μ в течение длительности импульса τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS с амплитудой Bm как DA1, DA2, ..., DAn; максимальное абсолютное значение данных, выбранных n раз, равно DAmax, где DAmax=max[|DA1|,|DA2|, ..., |DAn|]; и среднее абсолютное значение данных, отобранных n раз, составляет
Figure 00000015
, при этом
Figure 00000016
.
Определение обобщенных данных
Figure 00000017
морфологии следа электронного пучка, где α - взвешенное значение
Figure 00000018
(0≤α≤1).
Определение предпочтительного значения обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка как DZmin, а предпочтительных данных управления током возбуждения R-фазы и T-фазы, соответствующих данным DZmin, анастигматического устройства 6, соответственно, как DRmin и DTmin.
Задание областей определения данных управления DR и DT током возбуждения R-фазы и T-фазы анастигматического устройства 6 как -DRTM≤DR≤DRTM и -DRTM≤DT≤DRTM.
Изначально предпочтительным данным управления DRmin и DTmin током возбуждения R-фазы и T-фазы анастигматического устройства 6 присваивается значение «0» и изменению ΔDRT данных управления током возбуждения R-фазы и T-фазы анастигматического устройства 6 присваивается значение 0,5 × DRTM.
Этап 12: запуск устройства для электронно-лучевой обработки, присвоение данным управления DR током возбуждения R-фазы значения «0» центральным контроллером 1 и присвоение данным управления DT током возбуждения T-фазы значения «0» центральным контроллером 1, т. е. сигналы напряжения UR и UT для регулирования тока возбуждения анастигматического устройства 6, выдаваемые центральным контроллером 1, соответственно равны 0. Когда центральный контроллер 1 выдает сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, сигнал напряжения электронного пучка 9, проходящий через устройство обнаружения 8 составляет UB, сигнал выходного напряжения схемы обработки сигналов 4 составляет UA, при этом кривые сигналов напряжения UBS, UB и UA показаны на фиг.5.
Этап 13: выборка сигнала выходного напряжения UA n раз центральным контроллером 1 в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и сохранение данных выборки, соответственно, как DA1, DA2, … , DAn.
Этап 14: после выборки центральным контроллером 1 вычисление и сохранение максимального абсолютного значения DA1, DA2, ..., DAn как DAmax центральным контроллером 1, вычисление и сохранение среднего абсолютного значения DA1, DA2, .. ., DAn как
Figure 00000019
центральным контроллером 1, и вычисление и сохранение обобщенных данных морфологии следа электронного пучка как DZmin (0) центральным контроллером 1.
Этап 2: отслеживание предпочтительных данных управления DRmin током возбуждения R-фазы (первая анастигматическая обмотка) с помощью тестирования;
Этап 21: присвоение центральным контроллером 1 значения DRmin+ΔDRT данным управления DR током возбуждения R-фазы и значения DTmin данным управления DT током возбуждения T-фазы и изменение тока возбуждения анастигматического устройства 6.
Этап 22: вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером 1, выборка сигнала выходного напряжения UA n раз центральным контроллером 1 в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, и сохранение данных выборки как DA1, DA2, ..., DАn, соответственно.
Этап 23: после выборки центральным контроллером 1 определение и сохранение максимального абсолютного значения DA1, DA2, ..., DAn как DAmax центральным контроллером 1, вычисление и сохранение среднего абсолютного значения DA1, DA2, .. ., DAn как
Figure 00000019
центральным контроллером 1, и вычисление и сохранение обобщенных данных морфологии следа электронного пучка как DZmin (1) центральным контроллером 1.
Этап 24: присвоение значения DRmin-ΔDRT данным управления DR током возбуждения R-фазы и значения DTmin данным управления DT током возбуждения T-фазы центральным контроллером 1 и изменение тока возбуждения анастигматического устройства 6.
Этап 25: вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером 1, выборка сигнала выходного напряжения UA n раз центральным контроллером 1 в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, и сохранение данных выборки как DA1, DA2, ..., DАn, соответственно.
Этап 26: после выборки центральным контроллером 1 вычисление и сохранение максимального абсолютного значения DA1, DA2, ..., DAn как DAmax центральным контроллером 1, вычисление и сохранение среднего абсолютного значения DA1, DA2, .. ., DAn как
Figure 00000015
центральным контроллером 1, и вычисление и сохранение обобщенных данных морфологии следа электронного пучка как DZmin(2) центральным контроллером 1.
Этап 27: сравнение трех данных DZmin(0), DZmin(1) и DZmin(2) центральным контроллером 1:
Если данные DZmin(0) обладают минимальным значением, то данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(0) и значение данных DRmin сохраняется без изменений;
Если данные DZmin(1) обладают минимальным значением, данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(1) и данным DRmin присваивается значение DRmin + ΔDRT;
Если данные DZmin(2) обладают минимальным значением, данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(2), а данным DRmin присваивается значение DRmin-ΔDRT.
Этап 3: отслеживание предпочтительных данных управления DTmin током возбуждения Т-фазы (вторая анастигматическая обмотка) с помощью тестирования;
Этап 31: присвоение центральным контроллером 1 данным управления DR током возбуждения R-фазы значения DRmin и данным управления DT током возбуждения T-фазы значения DTmin + ΔDRT и изменение тока возбуждения анастигматического устройства. 6.
Этап 32: вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером 1, выборка сигнала выходного напряжения UA n раз центральным контроллером 1 в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, и сохранение данных выборки как DA1, DA2, ..., DАn, соответственно.
Этап 33: после выборки центральным контроллером 1 определение и сохранение максимального абсолютного значения DA1, DA2, ..., DAn как DAmax центральным контроллером 1, вычисление и сохранение среднего абсолютного значения DA1, DA2, ..., DAn как
Figure 00000015
центральным контроллером 1, и вычисление и сохранение обобщенных данных морфологии следа электронного пучка как DZmin (4) центральным контроллером 1.
Этап 34: присвоение значения DRmin данным управления DR током возбуждения R-фазы и значения DTmin-ΔDRT данным управления DT током возбуждения T-фазы центральным контроллером 1 и изменение тока возбуждения анастигматического устройства. 6.
Этап 35: вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером 1, выборка сигнала выходного напряжения UA n раз центральным контроллером 1 в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, и сохранение данных выборки как DA1, DA2, ..., DAn, соответственно.
Этап 36: после выборки центральным контроллером 1 вычисление и сохранение максимального абсолютного значения DA1, DA2, ..., DAn как DAmax центральным контроллером 1, вычисление и сохранение среднего абсолютного значения DA1, DA2, ..., DAn как
Figure 00000015
центральным контроллером 1, и вычисление и сохранение обобщенных данных морфологии следа электронного пучка как DZmin(5) центральным контроллером 1.
Этап 37: сравнение трех данных DZmin(3)), DZmin(4) и DZmin(5) центральным контроллером 1:
Если данные DZmin(3) обладают минимальным значением, то данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(3) и значение данных DTmin сохраняется без изменений;
Если данные DZmin(4) обладают минимальным значением, данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(4) и данным DTmin присваивается значение DTmin + ΔDRT;
Если данные DZmin(5) обладают минимальным значением, данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(5), а данным DTmin присваивается значение DTmin-ΔDRT.
Этап 4: оценка минимальных значений обобщенных данных
Сравнение двух данных DZmin(6) и DZmin(0) центральным контроллером 1:
Если DZmin(6) < DZmin(0), сначала устанавливают маркер конца K равным 0; и затем данным DZmin(0) присваивается значение данных DZmin(6) и после изменению данных управления ΔDRT присваивается значение 0,5×ΔDRT, затем возвращаются к этапу 2;
Если DZmin(6) ≥DZmin(0), сначала добавляют 1 к маркеру конца K; а затем оценивают значение маркера конца K:
Если значение маркера конца меньше «2», оставляют значение DZmin(0) неизменным, изменению данных управления ΔDRT присваивается значение 0,5×ΔDRT и затем возвращаются к этапу 2;
В противном случае, осуществляется сохранение предпочтительных данных управления DRmin и DTmin током возбуждения R-фазы и T-фазы анастигматического устройства 6, окончательно полученных по вышеупомянутому способу, что завершает способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки.
Во время нормальной работы устройства для электронно-лучевой обработки центральный контроллер 1 использует сохраненные данные DRmin и DTmin соответственно в качестве данных управления током возбуждения первой анастигматической обмотки и данных управления током возбуждения второй анастигматической обмотки.
Система имеет следующие характеристики: в качестве устройства обнаружения используется разъемный пояс Роговского для бесконтактного определения морфологии следа электронного пучка в сочетании с технологией импульсного электронного пучка. Разъемный пояс Роговского использует дифференциальные сигналы в качестве выходного сигнала и минимальное значение дифференциальных сигналов в качестве цели коррекции анастигматического устройства, что упрощает метод обработки сигналов обнаружения, устраняет влияние синфазных сигналов помехи и улучшает чувствительность и точность обнаружения. «Оптимальный» ток возбуждения анастигматического устройства определяется по осям для ускорения вычислений. Взвешенные значения амплитуды и среднего значения сигналов обнаружения могут более полно отражать различие морфологии следа электронного пучка. Используя обобщенные данные взвешенных значений в качестве сравнительной основы, два цикла поиска и подтверждения «оптимального» значения дополнительно повышают надежность и уменьшают степень случайности.
Следует пояснить, что вышеупомянутые варианты осуществления, описанные в настоящем изобретении, являются иллюстративными и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения, поэтому настоящее изобретение не ограничивается указанными выше конкретными вариантами осуществления. Другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области техники в рамках разъяснения настоящего изобретения, без отступления от сущности настоящего изобретения, должны рассматриваться как подпадающие под объем защиты настоящего изобретения.

Claims (48)

1. Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством, включающая в себя центральный контроллер (1), источник электропитания (2), источник питания привода (3) и корпус электронной пушки (11);
электронно-лучевой генератор (5), анастигматическое устройство (6) и фокусирующее устройство (7) расположены в корпусе электронной пушки (11) в направлении сверху вниз; анастигматическое устройство (6) содержит анастигматические обмотки с двумя фазами, которые образуют структуру с множеством пар осесимметричных магнитных полюсов;
выходной терминал центрального контроллера (1) для выдачи сигнала напряжения для управления электронным пучком соединен с управляющим входным терминалом источника электроэнергии (2), а выходной терминал источника электроэнергии (2) соединен с электронно-лучевым генератором (5); выходной терминал центрального контроллера (1) для выдачи первого анастигматического управляющего сигнала напряжения соединен с первым управляющим входным терминалом источника питания привода (3), а первый выходной терминал источника питания привода (3) соединен с первой анастигматической обмоткой анастигматического устройства (6); выходной терминал центрального контроллера (1) для выдачи второго анастигматического управляющего сигнала напряжения соединен со вторым управляющим входным терминалом источника питания привода (3), а второй выходной терминал источника питания привода (3) соединен со второй анастигматической обмоткой анастигматического устройства (6);
отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство обнаружения (8) и схему обработки сигнала (4),
причем устройство обнаружения (8) размещено в корпусе электронной пушки (11) и расположено на месте выпуска электронного пучка (9) непосредственно под фокусирующим устройством (7); устройство обнаружения (8) состоит из каркаса (85) и четырех обмоток обнаружения; каркас (85) имеет кольцевую конструкцию, выполненную из немагнитного изоляционного материала; четыре обмотки равномерно и симметрично намотаны вокруг каркаса (85) и имеют одинаковое количество витков и одинаковый диаметр проволоки; первая обмотка обнаружения (81) и третья обмотка обнаружения (83) радиально противоположно расположены на каркасе (85), и задний концевой участок первой обмотки обнаружения (81) соединен с передним концевым участком третьей обмотки обнаружения (83); вторая обмотка обнаружения (82) и четвертая обмотка обнаружения (84) радиально противоположно расположены на каркасе (85), и задний концевой участок второй обмотки обнаружения (82) соединен с передним концевым участком четвертой обмотки обнаружения (84);
передний концевой участок первой обмотки обнаружения (81) устройства обнаружения (8) соединен с передним концевым участком второй обмотки обнаружения (82) и подключен к общему входному терминалу схемы обработки сигнала (4), задний концевой участок третьей обмотки обнаружения (83) устройства обнаружения (8) соединен со вторым входным терминалом схемы обработки сигнала (4), а задний концевой участок четвертой обмотки обнаружения (84) устройства обнаружения соединен с первым входным терминалом схемы обработки сигнала (4); а выходной терминал схемы обработки сигнала (4) соединен с входным терминалом центрального контроллера (1).
2. Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством по п.1, отличающаяся тем, что схема обработки сигнала (4) состоит из операционных усилителей A1-A2, резисторов R1-R8 и конденсатора C;
один конец резистора R1 образует первый входной терминал схемы обработки сигнала (4), один конец резистора R2 образует второй входной терминал схемы обработки сигнала (4), а один конец резистора R3 образует общий входной терминал схемы обработки сигнала (4) после соединения с общим узлом связи; и другой конец резистора R1 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A1; другой конец резистора R2 и другой конец резистора R3 одновременно соединены с синфазным входным терминалом операционного усилителя A1; и один конец резистора R4 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A1, а другой конец резистора R4 соединен с выходным терминалом операционного усилителя A1;
выходной терминал операционного усилителя A1 соединен с одним концом резистора R5, а другой конец резистора R5 соединен с одним концом конденсатора C и одним концом резистора R6; другой конец конденсатора C и один конец резистора R7 соединены с общим узлом связи, один конец резистора R7 соединен с синфазным входным терминалом операционного усилителя A2; другой конец резистора R6 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A2; один конец резистора R8 соединен с противофазным входным терминалом операционного усилителя A2, а другой конец резистора R8 соединен с выходным терминалом операционного усилителя A2; и выходной терминал операционного усилителя A2 образует выходной терминал схемы обработки сигнала (4).
3. Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством по п.2, отличающаяся тем, что резисторы R1 и R2 имеют одинаковое сопротивление, резисторы R3 и R4 имеют одинаковое сопротивление, резисторы R5 и R6 имеют одинаковое сопротивление, а резистор R7:
Figure 00000020
,
4. Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством по п.1, отличающаяся тем, что каркас (85) изготовлен из немагнитного электропроводного изоляционного материала.
5. Способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для автоматической электронной пушки с анастигматическим устройством по п.1, включающий следующие этапы:
этап 1: инициализация: задание начального значения предпочтительным данным управления током возбуждения DRmin первой анастигматической обмотки, задание начального значения предпочтительным данным управления током возбуждения DTmin второй анастигматической обмотки и задание начального значения изменению данных управления ΔDRT; задание поправочного коэффициента λ изменению данных управления ΔDRT, при этом 0<λ<1; задание сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и длительности τ; задание периода дискретизации μ; и задание итеративного порога η,
где η является целым числом, которое больше и равно 1.
этап 2: отслеживание исходных обобщенных данных о морфологии следа электронного пучка, когда в анастигматическом устройстве (6) нет тока возбуждения, путем тестирования, включая:
запуск электронной пушки и присвоение данным управления DR током возбуждения первой анастигматической обмотки и данным управления DT током возбуждения второй анастигматической обмотки значения «0» с помощью центрального контроллера (1), так что ток возбуждения анастигматического устройства (6) равен 0; и вывод центральным контроллером (1) сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов (4) в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и получение максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000021
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000022
, обозначенных как DZmin(0).
этап 3: отслеживание предпочтительных данных управления DRmin током возбуждения первой анастигматической обмотки с помощью тестирования, включая;
этап 3.1: присвоение центральным контроллером (1) данным управления током возбуждения DR первой анастигматической обмотки значения DRmin + ΔDRT и данным управления током возбуждения DT второй анастигматической обмотки значения DTmin и изменение тока возбуждения анастигматического устройства (6); и вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером (1), выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов (4) в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и вычисление максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000023
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000024
, обозначенных как DZmin(1);
этап 3.2: присвоение центральным контроллером (1) данным управления током возбуждения DR первой анастигматической обмотки значения DRmin - ΔDRT и данным управления током возбуждения DT второй анастигматической обмотки значения DTmin и изменение тока возбуждения анастигматического устройства (6); и вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером (1), выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов (4) в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и вычисление максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000023
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000024
, обозначенных как DZmin(2);
этап 3.3: сравнение обобщенных данных DZmin(0), DZmin(1) и DZmin(2) морфологии следа электронного пучка центральным контроллером (1):
если данные DZmin(0) обладают минимальным значением, то данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(0) и значение данных DRmin сохраняется без изменений;
если данные DZmin(1) обладают минимальным значением, данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(1) и данным DRmin присваивается значение DRmin + ΔDRT;
если данные DZmin(2) обладают минимальным значением, данным DZmin(3) присваивается значение данных DZmin(2), а данным DRmin присваивается значение DRmin-ΔDRT.
этап 4: отслеживание предпочтительных данных управления DTmin током возбуждения второй анастигматической обмотки с помощью тестирования, включая;
этап 4.1: присвоение центральным контроллером (1) данным управления током возбуждения DR первой анастигматической обмотки значения DRmin и данным управления током возбуждения DT второй анастигматической обмотки значения DTmin+ΔDRT и изменение тока возбуждения анастигматического устройства (6); и вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером (1), выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов (4) в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и вычисление максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000023
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000024
, обозначенных как DZmin(4).
этап 4.2: присвоение центральным контроллером (1) данным управления током возбуждения DR первой анастигматической обмотки значения DRmin и данным управления током возбуждения DT второй анастигматической обмотки значения DTmin-ΔDRT и изменение тока возбуждения анастигматического устройства (6); и вывод сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS центральным контроллером (1), выборка сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигналов (4) в период дискретизации μ в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS и вычисление максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения
Figure 00000023
данных выборки сигнала выходного напряжения UA; и затем вычисление текущих обобщенных данных DZ морфологии следа электронного пучка на основе максимального абсолютного значения DAmax и среднего абсолютного значения ρ
Figure 00000024
, обозначенных как DZmin(5);
этап 4.3: сравнение трех данных DZmin(3), DZmin(4) и DZmin(5) морфологии следа электронного пучка центральным контроллером (1):
если данные DZmin(3) обладают минимальным значением, то данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(3) и значение данных DTmin сохраняется без изменений;
если данные DZmin(4) обладают минимальным значением, данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(4) и данным DTmin присваивается значение DTmin + ΔDRT;
если данные DZmin(5) обладают минимальным значением, данным DZmin(6) присваивается значение данных DZmin(5), а данным DTmin присваивается значение DTmin-ΔDRT.
этап 5: оценка минимальных значений обобщенных данных:
сравнение обобщенных данных DZmin(6) и DZmin(0) морфологии следа электронного пучка центральным контроллером (1):
если DZmin(6) < DZmin(0), маркер конца K устанавливается равным 0; и затем данным DZmin(0) присваивается значение данных DZmin(6) и после изменению данных управления ΔDRT присваивается значение λ ×ΔDRT, затем осуществляется возвращение к этапу 3;
если DZmin(6) ≥DZmin(0), к маркеру конца K добавляется 1; а затем оценивается значение маркера конца K:
если значение маркера конца меньше «η», значение DZmin(0) остается неизменным, изменению данных управления ΔDRT присваивается значение λ×ΔDRT и затем осуществляется возвращение к этапу 3;
в противном случае, осуществляется сохранение предпочтительных данных управления DRmin током возбуждения первой анастигматической обмотки, полученных по вышеупомянутому способу, как окончательных данных управления DR током возбуждения первой анастигматической обмотки, и сохранение предпочтительных данных управления DTmin током возбуждения второй анастигматической обмотки как окончательных данных управления DT током возбуждения второй анастигматической обмотки, что завершает способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки.
6. Способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки по п.5, отличающийся тем, что на этапе 1 начальное значение предпочтительных данных управления током возбуждения DRmin первой анастигматической обмотки и предпочтительных данных управления током возбуждения DTmin второй анастигматической обмотки устанавливают равным 0, а начальное значение изменения ΔDRT данных управления током возбуждения первой анастигматической обмотки и второй анастигматической обмотки устанавливают равным 0,5×DRTM, где DRTM - пороговое значение анастигматических обмоток и - DRTM≤DR≤DRTM, -DRTM≤DT≤DRTM, DR – данные управления током возбуждения первой анастигматической обмотки, а DT – данные управления током возбуждения второй анастигматической обмотки.
7. Способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки по п.5, отличающийся тем, что в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS производят выборку сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигнала (4) n раз и данные выборки сохраняют как DA1, DA2, ..., DAn, и для обобщенных данных:
максимальное абсолютное значение данных DAmax составляет:
DAmax=max[|DA1|,|DA2|,...,|DAn|]
среднее абсолютное значение данных
Figure 00000025
составляет:
Figure 00000026
при этом
Figure 00000027
, где τ - длительность сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, а μ - период дискретизации.
8. Способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки по любому из пунктов 6 или 7, отличающийся тем, что обобщенные данные DZ морфологии следа электронного пучка:
Figure 00000028
где DAmax и
Figure 00000029
- соответственно максимальное абсолютное значение и среднее абсолютное значение данных выборки сигнала выходного напряжения UA схемы обработки сигнала (4) в течение длительности τ сигнала напряжения для управления импульсным электронным пучком UBS, α - заданное взвешенное значение среднего абсолютного значения
Figure 00000030
, и 0≤α≤1.
9. Способ автоматической коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки по п.5, отличающийся тем, что итеративный порог η=2.
RU2021122895A 2020-05-19 2020-10-12 Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством и способ коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки RU2769346C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010425026.6 2020-05-19
CN202010425026.6A CN111477529B (zh) 2020-05-19 2020-05-19 自动消像散电子枪及电子枪自动消像散方法
PCT/CN2020/120391 WO2021232659A1 (zh) 2020-05-19 2020-10-12 自动消像散电子枪及电子枪自动消像散方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769346C1 true RU2769346C1 (ru) 2022-03-30

Family

ID=71763228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021122895A RU2769346C1 (ru) 2020-05-19 2020-10-12 Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством и способ коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3951828B1 (ru)
CN (1) CN111477529B (ru)
RU (1) RU2769346C1 (ru)
WO (1) WO2021232659A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111477529B (zh) * 2020-05-19 2024-05-14 桂林狮达技术股份有限公司 自动消像散电子枪及电子枪自动消像散方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103143829A (zh) * 2013-03-19 2013-06-12 桂林狮达机电技术工程有限公司 电子束焊机一枪多束焊接控制装置及其方法
CN106340339A (zh) * 2016-11-23 2017-01-18 桂林狮达机电技术工程有限公司 电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法及系统
US20170018396A1 (en) * 2014-07-22 2017-01-19 Intelligent Virus Imaging Inc. Method for automatic correction of astigmatism
RU2614046C1 (ru) * 2015-10-27 2017-03-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" Фокусирующе-отклоняющая система для электронных пушек
US9704687B2 (en) * 2014-06-16 2017-07-11 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam application device
US20190074159A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2002547B (en) * 1977-07-30 1982-01-20 Tee W Investigation of astigmatism in electron beam probe instruments
US20020063567A1 (en) * 2000-11-30 2002-05-30 Applied Materials, Inc. Measurement device with remote adjustment of electron beam stigmation by using MOSFET ohmic properties and isolation devices
DE102008009410B4 (de) * 2008-02-15 2010-04-08 PTR Präzisionstechnik GmbH Elektronenstrahlvorrichtung und Verfahren zum Justieren eines Elektronenstrahls
US9053900B2 (en) * 2012-04-03 2015-06-09 Kla-Tencor Corporation Apparatus and methods for high-resolution electron beam imaging
CN111477529B (zh) * 2020-05-19 2024-05-14 桂林狮达技术股份有限公司 自动消像散电子枪及电子枪自动消像散方法
CN211670171U (zh) * 2020-05-19 2020-10-13 桂林狮达技术股份有限公司 自动消像散电子枪

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103143829A (zh) * 2013-03-19 2013-06-12 桂林狮达机电技术工程有限公司 电子束焊机一枪多束焊接控制装置及其方法
US9704687B2 (en) * 2014-06-16 2017-07-11 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam application device
US20170018396A1 (en) * 2014-07-22 2017-01-19 Intelligent Virus Imaging Inc. Method for automatic correction of astigmatism
RU2614046C1 (ru) * 2015-10-27 2017-03-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" Фокусирующе-отклоняющая система для электронных пушек
CN106340339A (zh) * 2016-11-23 2017-01-18 桂林狮达机电技术工程有限公司 电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法及系统
US20190074159A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 Hitachi High-Technologies Corporation Scanning electron microscope

Also Published As

Publication number Publication date
CN111477529A (zh) 2020-07-31
EP3951828B1 (en) 2023-12-27
EP3951828A4 (en) 2023-06-21
WO2021232659A1 (zh) 2021-11-25
CN111477529B (zh) 2024-05-14
EP3951828A1 (en) 2022-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7001071B2 (en) Method and device for setting the focal spot position of an X-ray tube by regulation
US3291959A (en) Procedure and equipment for the automatic focussing of the charge carrier beam in devices for the working of materials by means of a charge carrier beam
KR100593968B1 (ko) 전계렌즈 제어방법 및 이온주입장치
US3753034A (en) Electron beam apparatus
RU2769346C1 (ru) Автоматическая электронная пушка с анастигматическим устройством и способ коррекции астигматизма электронного пучка для электронной пушки
JP7373656B2 (ja) 絶縁されたライナック共振器ピックアップ回路
US6359451B1 (en) System for contactless testing of printed circuit boards
JP2019102250A (ja) 荷電粒子線装置、及び荷電粒子線装置における撮像条件調整方法
JP6719509B2 (ja) 電子ビーム加工機
US5731580A (en) Scanning electron microscope
CN211670171U (zh) 自动消像散电子枪
JP2946537B2 (ja) 電子光学鏡筒
JP3485888B2 (ja) 電子ビーム描画装置及びそれを用いて作製された半導体デバイス
US6621274B2 (en) System for contactless testing of printed circuit boards
JPS5911180B2 (ja) 荷電粒子をタ−ゲットに指向させる装置
JP4058273B2 (ja) 静電位イオンバランス測定器および除電装置
JPH08195340A (ja) 成形偏向器のオフセット調整方法及びこれを適用した荷電ビーム描画装置
JPH10256110A (ja) 成形偏向器のオフセット調整方法及びこれを適用した荷電ビーム描画装置
CN110718434B (zh) 一种多线圈电流控制的均匀性调节方法
JP3269437B2 (ja) イオンシンクロトロン
US20230113759A1 (en) Charged particle beam device, and method for controlling charged particle beam device
US20230036590A1 (en) Charged particle beam scanning module, charged particle beam device, and computer
JPH07105279B2 (ja) 電磁石電源装置
JPH10208653A (ja) イオン源装置及びこれを用いた集束イオンビーム装置
JPH063720B2 (ja) 集束イオンビ−ム装置