SU1684829A1 - Способ измерени параметров пучка зар женных частиц - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электронной технике и может быть использовано дл  контрол  электронно-ионных технологических процессов, а также при проведении физических и прикладных исследований с пучками зар женных частиц. Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности измерений, а также увеличение числа одновременно измер емых параметров. При осуществлении способа зондирующий пучок развертывают по поверхности чувствительного элемента. Направление строчной развертки параллельно оси основного пучка. Затем формируют импульсы тока , сн тые с чувствительного элемента , и по временным интервалам между импульсами тока дл  каждой строки развертки до и во врем  взаимодей- стви пучков определ ют параметры основного пучка. Чувствительный элемент выполнен в виде ппастины, имеющей две щели. Перва  щель выполнена перпендикул рно, а втора  - под углом к электронно-оптической оси основной пушки. 4 ил. /

Description

Изобретение относитс  к области электронной техники, к технологии контрол  параметров пучков зар женных частиц, и может быть использовано дл  контрол  электронно-ионных технологических процессов, а также при проведении физических и прикладных исследований с пучками зар женных частиц.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности, повышение точности измерений, а также увеличение числа одновременно измер емых параметров.

При осуществлении способа эонди7 рующий пучок развертывают по поверхности чувствительного элемента, причем направление строчной развертки параллельно оси основного пучка, формируют импульсы тока, сн тые с чувствительного элемента, измер ют временные интервалы между импульсами тока дл  каждой строки ра вертки до и во врем  взаимодействи  ПУЧКОВ, по изменению временных интерпалов определ ют углы отклонени  зондирующего пучка от первоначальном траектории . По величинам углор отклонени 

О 00 4 ОО ГС СО

дл  каждой строки развертки определ ют параметры основного пучка. Поставленна  цель достигаетс  также тем, что в устройстве дл  измерени  параметров пучка зар женных частиц согласно изобретению вспомогательна  пушка содержит отклон ющие пластины, соединенные с генератором строчной и кадровой развертки дл  осуществ- лени  развертки пучка по чувствительному элементу. Чуствительный элемент выполнен в виде пластины, имеющей две щели. Перва  щель выполнена перпендикул рно; а втора  под углом к электронно-оптической оси основной пушки. Коллектор частиц, расположенный под чувствительным элементом, подключен к системе обработки и регистрации сигналов, сое- то щей из формировател  импульсов, подключенного на вход измерител  временных интервалов, на выходе которого подключено вычислительное устройство .

На фиг. 1 представлена блок-схема возможного осуществлени  способа; , на фиг. 2 - схема прохождени  зондирующего пучка; на фиг. 3 - функци  рассе ни  на цилиндрическом пучке; на фиг. 4 - функци  распределени  на эллиптическом пучке с гауссовским распределением.

На фиг. 1 представлена блок-схема, содержаща  вспомогательную электронную пушку 1 - источник зондирующего пУчка 2, исследуемый пучок зар женных частиц 3 .чувствительный элемент 4 с щел ми 5, 6, коллектор 7 частиц, блок 8 формирователей импульсов, измеритель 9 временных интервалов, вычислительное устройство 10, генератор 1 1 строчной и кадровой разверток , кадровые 12 и строчные 13 отклон ющие пластины.

На фиг. 2 представлена схема прохождени  зондирующего пучка.

Осуществл етс  способ следующим образом.

Сформированный электронной пушкой 1 зондирующий пучок 2 сканирует посредством пилообразных напр жений, вырабатываемых генератором 11 строчн и кадровой разверток вдоль оси предполагаемого исследуемого пучка зар женных частиц 3, затем он падает на чувствительный элемент 4 с щел ми 5,6. При набегании зондирующего пучка на щели чувствительного элемента

д

5

5

0

5

в последнем образуютс  импульсы тока , которые с коллектора частиц поступают в блок формировател , который преобразует импульсы тока в пр моугольную форму, поступающие затем на измеритель временных интервалов, который в свою очередь производит отсчет времени между импульсами от пр мой и наклонной щели чувствительного элемента 4. Затем результат счета заноситс  в пам ть вычислительного устройства. Данна  операци  повтор етс  дл  каждой пары импульсов зондирующего пучка соответствующей строки развертки. На следующем этапе измерений включаетс  исследуемый пучок и перечисленные операции повтор ютс  при включенном исследуемом пучке. Зондирующий пучок при взаимодействии с ионами частиц или интегральным полем ионного пучка будет отклон тьс . Вычислительное устройство вычисл ет разность между измерительными интервалами времени до и во врем  взаимодействи  с исследуемым лучком дл  каждой строчки развертки соответственно. Далее, использу  вычисленные разности соответствующих строк, вычисл ютс  углы отклонени  зондирующего пучка по следующей формуле

, L &f f tg + b tgtto OЈOTK(V arctg-&3-и- ,

где L - длина пробега зондирующего

пучка;

f - частота строчной развертки; Ср - угол наклона щели; b - рассто ние между зоной

взаимодействи  и пластиной; (/о- угол наклона зондирующего пучка до взаимодействи  с исследуемым пучком; ut - разность между временными

интервалами.

По вычислительной функции углов отклонени  Oi откл в зависимости от прицельного угла 0(0 определ етс  распределение плотности тока исследуемого пучка.

В случае аксиально симметричных пучков с распределением Гаусса форму ла дл  вычислени  распределени  имеет вид

Ion

&

Епи„

-р

oH2Kn

где сп диэлектрическа  проницаемость вакуума;

j - ускор ющее напр жение ж - следуемого пучка;

U0 - ускор ющре напр жение зондирующего пучка;

i радиус исследуемого

0 пучка; у0 - прицельный параметр;

fin

следуемого пучка;

Удельный зар д частиц исг - нормальный зар д частиц исследуемого пучка;

I - полный ток исследуемого on

пучка

F

2гч и

и

0

ill)

3-,- функци  раср ..

се ни , котора  зависит только от закона распределени  плотности тока .исследуемого пучка, где t г/г ; Јg R/rQrt; R - рассто ние, на ксто- ром Еп О (Еи - энерги  пучка), г - текущее значение радиуса.

Расчет функции рассе ни  производитс  численными методами.

Дл  пучков с угловым и эллиптическим поперечным сечением, с гауссовс- ким, диафрагмированным гауссовским и равномерным распределением плотности тока функции рассе ни  представлены на фиг. 3 и 4.

На фиг. 3 введены следующие обозначени : крива  14 - равномерное распределение, 15 - распределение Гаусса, 16-20 - диафрагмированное распределение Гауса.

---OS- 1 0 О- S -и,э, i ,и, /: ,и, . ,э.

гбп

На фиг. 4 введены следующие обозначени : 21-23 -Q/b -- 1,2,3, 24-27 - 0 22,5°; 45°; 67,5°; 90°, где г . - радиус и г „ - нормальный

п

радиус пучка; в - угол между осью зондирующего пучка и большой осью эллипса. По оси абцисс откладываютс 

значени  if , по оси ординат знаu т°п чени  0 (0) .

По максимальному углу отклонени  зондирующего пучка определ етс  полный ток исследуемого пучка как интеграл распределени  плотности тока. Профиль пучка находитс  как уровень,

K4,V9Л

н  котором плотное. 1 ь ж пр« .к | пучка падает в е р,; i г ч ю ее максимальной величины.

Данным способом возможно пргвошм измерение непрерывных и импульс ш пучков. При измерении импульсных ГУЧ ков его длительность допжна быть не меньше периода кадровой развертки.

10 то есть Тимп I . Т к как uyi.r т- вительность данного способа измерени  зависит от ускор ющего напр жени  I 0 зондирующего пучка, то, увеличива  последнее, возможно проводить шме15 рение высокоэнергетических и ичцных пучков зар женных частиц.

Предложенный способ дл  измерени  параметров пучка зар женных частиц может использоватьс  дл  бескон2® тактной диагностики пучков зар женных частиц технологических установок. Данный способ позвол ет расширить возможности исследовани  пучкоп зар женных частиц.

25

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  параметров пучка зар женных частиц, заключлитшйс 

   30 в том, что исследуемый пучок зондируют вспомогательным пучком и до и во врем  взаимодействи  пучков измер ют угол отклонени  вспомогательного пучка чувствительным элементом,

   35 по которому определ ют параметры пучка, отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности измерени  параметров полного тока, поперечного размера и профил  пучка,

   40 вспомогательный пучок разворачивают в растр по поверхности чувствительного элемента, выполненного в виде пространственно-кодирующих непараллельных элементов при направлении

   45 строчной развертки параллельно оси исследуемого пучка, и измер ют временные интервалы между токовыми им- пульсами чувствительного элемента дл  каждой строки развертки до и во вре50 м  взаимодействи  пучков, а определение указанных параметров исследуемого пучка производ т по изменению временных интервалов.

   1-viW

   0,20,4 0,60,8 1,01,2 1,4

   григ. Ц

   / -равномерное распределение /5-rayccoicieoe распределение диафрвгмирошанное г

   ycoiCKoe распределение

   1 --0,5; I.Oj 2,0; 2,Ь

   - /6 -I; 2$ 3 24-87 .5°; 45°; 67,5 90°