A7 B7 經濟部中央標準局員工消费合作社印聚 五、發明説明 ( ) 1 1 本 發 明 偽 關 於 串 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 前 Λ _ 所 逑 之 方法。 1 ί 高 品 質 之 金 屬 及 金 鼷 合 金 能 電 子 束 溶 化 流 程 製 造。 1 I 使 用 電 子 束 做 為 溶 化 金 屬 及 合 金 之 熱 源 具 有 能 執 行 非常 l^i 1 先 ί 複 雜 之 溶 化 流 程 之 優 點 * 此 可 歸 因 於 電 子 束 俱 可 偏 轉， 閱 讀 因 此 能 到 達 金 屬 塊 或 金 屬 溶 化 液 之 表 面 上 之 不 同 地 方。任 背 而 i 1 之 何 金 屬 幾 乎 能 m 肋 電 子 束 技 術 而 有 效 地 被 蒸 發 〇 蒸 發率 注 意 1 約 1 D 0倍大於噴鍍流程者。 除了鋁之標準製程不談， 具有 Ψ 項 1 再 高 熔 點 及 高 蒸 發 溫 度 之 材 料 係 特 別 適 用 於 電 子 束 蒸 發技 填 本 裝 術 〇 這 材 料 當 中 i 例 如 J 係 Cr Co ϊ N i j Ta ί W , 及諸 頁 1 I 如 Si 〇 : A 1 2 0 : 3 , Z rO 2 Mg 0之合金或氣化物》 電子 1 1 束 技 術 tt 對 反 應 性 之 蒸 發 9 如 A 1 + 0 2 —► A I 2 0 = 5 > 提供 1 1 所 需 之 穩 定 及 均 勻 之 Μ 發 率 〇 ί 訂 電 子 束 蒸 發 之 特 別 重 要 之 應 用 領 域 % 用 各 種 材 料 塗覆 [ 大 Η 表 面 9 例 如 > 用 Co Ν' i 合 金 塗 覆 磁 帶 或 塗 覆 食 品 工業 1 1 用 之 包 裝 膜 (關於此點， 請參考ί) E - 0S42 0 3 63 2 = US · PS 1 I 5 3 0 2 2 0 8 ) 〇 1 1 另 外 之 應 用 領 域 偽 渦 輪 m Η 之 防 塗 覆 * 例 如 9 在葉 \ Η 上 塗 覆 —"* 層 厚 為 10 0至2 0 0 Μ m之Μ C r A 1 Y及另- -層厚為 \ I 1 0 0至2 00 Μ 1«之釔之熱衰減層（ Yt t Γ i u in) 或 穩 定 化 之 Z r 0 2 1 ， U 此 增 加 透 平 機 m 片 之 使 用 壽 命 〇 1 I 電 子 束 塗 覆 之 主 要 優 點 在 於 電 子 束 之 焦 點 之 问 功 率密 1 度 » 其 量 多 逹 1 Η V/ c 和2 〇 由於itl 二高功率密度導致高表面 1 I 溫 度 > 藉 此 即 使 具 有 烏 熔 點 之 材 料 亦 能 被 蒸 發 〇 焦 點之 1 表 面 積 典 型 地 傜 小 於 1 c 迅2 Ϊ 3 因ϋ =只産生小的蒸發區。 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國阈家標苹（CNS ) Λ4規枋（) 經"部中央標卒局貝工消費合作社印製 A 4230] q , A7 B7五、發明説明（* ) 因此，如果電子束係靜止或其掃瞄要被Μ發之表面之速 率太小時則大部份之電子束能量會進入材料甚深，這對 良好之蒸發無肋益。 可藉新頴之補肋設備調整分佈在要被蒸發之表面上之 功率，因此，蒸發沈積材料之層厚度，例如，可藉改變 電子束掃瞄之型樣而以簡單之方式最佳化。 利用電子束蒸發而被塗覆之層之密度偽小於可相比較 之噴鍍層，而各層之性質亦可不同。為了改善藉電子束 蒸發而被塗覆之層之性質，在進行蒸發沈積期間可另加 電漿助益流程。 由於電子束與殘留氣體顆粒之相互作用，塗覆室内之 壓力及電子束槍與要被蒸發之材料之間隔，亦即電子束 長度，須不超過規定值。例如，對於20至5l)kV之加速電 壓力不得大於ΙίΓ2 («baN電子束之長度不得超過！m 。如果需要較高壓力或較長電子束長度時則加速電壓須 增加。 在高功率位準上亦能Μ材料雜質之屏蔽效鼴，例如， Η20或水之結晶化而造成壓力之增加《尤有進者，有些 氧化物會分裂成金屬及氧。壓力之增加能改變塗覆層之 性質或分散電子束。因此被蒸發物質須針對雜質及水之 屏蔽效應最佳化蒸發材料。 功率達lOOGkW及加速電位達160kV之電子束槍在市面 可購得。應用於塗覆方面，一般偽採用具150至300kW之 功率及35kV之加速電位。電子束之偏轉及聚焦一般偽藉 (請先閲讀背面之注意事項乔填rtT本頁 • _ 士··/ - - -- - n · .令 - 丁 I -1°·· - I. - I J—_—' 1 本紙張尺度適用中國國家榡隼（CNS )八4见梠（210χ2Ν公筇） 經濟部中央標準局員工消资合作社印奴 靨4 2 3 CM 6 A7 B7 五、發明説明（今） 電磁線圈執行。藉改變流過電磁線圈之電流能容易控制 電子束之聚焦及偏轉。 —般，電子束溶接偽使用超過10kHz之掃瞄頻率。相 反地，在塗覆之應用上，慣用之頻率倦1〇〇至1000Hz, 此頻率係與基本頻率有關。如果有階波存在時則包含， 例如，10kHz之頻率。掃瞄頻率係指電子束在，例如， 坩堝表面上之兩點間往返移動之頻率。 在高功率電子束之控制上，須注意下述幾點：電子束 槍之電流，槍内電子束之導向及電子束在處理表面上之 導引。
已知有一些控制高功率電子束之方法，其中設置具有 用於偵測電子束在溶化液上之射入點之偵剷器U P 0 1 8 4 6 9 0, DE 3 9 0 2 2 7 4 C 2 , EP 0 368 0 3 7, DE 3 5 3 8 8 5 7 A 1 ) ^另外，亦有掲示使用具有一傾以上之 電子束之偏轉条統（US-A 4 988 84〇或具有磁場偵測器 之電子束定位調整器之偏轉条統（DE 35 32 888 C2)。 另外，瞭解亦可藉檝電腦控制高功率電子束，其中傅 統之硬體係被設計來使電子束均勻分散及以極大彈性執 行指令或公式之軟體所蓮作（參閲H.Blum，A. Choudhury, F . Hugo, F . knell, H . Scholz，M . Bahr氏等於 1995 年10月〗1〜13日在Reno/USA之EB會議上發表之論文 "Application of a New Fast E B - G u n Control System for Cobp】, ex Melting Processess”）。高頻受控之電子 束糸統之重要特性偽氣相上元素濃度之熱攝影機測定單 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ^ί見枯（2<^.:.>兌） ---;---^--一--* 裝-----^—訂-------球 ---- (請先間讀背面之注意事項典填寫本育) 經濟部中央標準局員工消费合作社印奴 £ 4 2 3 Ο 1 6 ^ Α7 Β7 五、發明説明（4 ) 元。這種控制条統能以各種不同方式被«用，例如，鈦 之爐床溶化或鉅之滴量溶化（drop melting)。亦適用於 同時控制幾画溶化壚，這時最多能裝設5値電子束槍。 這種控制亦適於對非對稱之溶化配置，以精確地界定之 表面溫度執行電子束流程，此非對稱之溶化配置係，例 如，於水平滴量溶化上，要被溶化之材料偽於一倒經水 冷卻銅槽而被進料，或於另外之電子束配置上，由於溢 流之溶化材料而於一倒導致高的輸入能量。藉傳統之P C 亦可執行這種已知配置之控制，此P C傜根據以視窗 (window)為主之軟體而被操作。 上述高功率電子束之控制之改良傜揉用電子束掃瞄及 控制，藉這種改良，可直接控制電子束之掃瞄率（參間 M . Bahr， G . H. Hoffmann, R . Ludwig, G . Steiniger 氏等於1336年9月在Garmisch-Partenkirchen舉行之第 5 屈有關”plasaa， surface EngineeringH之國際會議 上發表之論文”New Scan and Control System(ESCOSYS) (商標名稱）for H.igh-Power Electron Beam Technical” 。依賴所謂内部智_ "之這種調整条統具有兩値重要之 特性。亦即，電子束之行為首先被n訓練 '其骼以低功 率在顯示畫面上進行。電子束槍之頻率衰減及偏轉誤差 在經前述”酬練過程n後即被自動地補儅。電子束卽使以 不同之角度射入在坩堝上1圓形型樣仍維持為圖形，亦 即非橢圓形。另外，掃瞄頻率即使改變，該圓形之尺寸 仍維持不變。偏轉誤差傺藉施加2Χ η維多項式函式而 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標隼{ CNS ) 枯（2IOX2W公片） -----'1------裝------ 訂·-------0 i (請先閱讀背面之;i意事項¢4¾本K ) 修正 1 4 2 3 0 16 A7 B7 :""评十"^;?-^0 1.消价合州社印¥ 五、發明説明 ( r ) 1 1 執 行 補 償 〇 至 於 頻 率 衰 滅 俗 m 施 加 快 速 福 立 m 轉 換 運 算 1 1 法 則 (ΐ a s t F C \i r i e Γ Tr a n s 1 〇 r m A3 gc > r i t h hi }而 對 振 幅 及 I 相 角 執 h 補 償 〇 藉 此 9 不 只 疋 幾 何 型 樣 ， 甚 至 很 精 細 之 in 1 1 型 樣 亦 被 補 償 〇 雖 然 如 此 ΐ % 統 運 轉 之 頻 率 上 限 係 10kHz 先 U] 1 1 t 這 個 頻 率 上 限 容 許 循 環 頻 率 最 高 達 lkH2 .，藉此可減少衰 背 ί I 減 補 償 之 需 要 性 〇 在 執 行 前 逑 之 誤 差 補 僂 上 對 於 既 定 之 注 意 1 f 表 面 之 直 接 輪 入 功 率 亦 為 重 要 〇 藉 前 述 論 文 掲 示 之 % 統，； 事 項 1 可 快 速 地 達 成 極 均 勻 之 蒸 發 沈 積 層 0 對 於 反 應 性 -¾ 1 A1 2 0 3流程言， 例如， 塗覆之速率能達1 0 B I s e c 〇 有 翻 本 頁 裝 1 如 何 達 成 刖 述 之 偏 轉 誤 差 補 值 及 頻 率 衰 減 補 傖 之 額 外 細 1 ! 節 並 未 掲 示 於 前 述 之 論 文 上 〇 I J m 於 上 述 之 技 術 之 狀 況 1 本 發 明 之 問 題 係 創 新 一 種 能 1 I 白 動 地 镳 轉 電 子 束 及 對 預 先 設 定 之 掃 瞄 或 功 率 型 樣 執 行 1 誤 差 補 辑 之 方 法 〇 1 I 前 述 之 問 題 偽 藉 由 串 請 專 利 範 圍 第 1 , 2 * 6或1 5項之 1 i 待 性 而 解 決 〇 1 具 體 ps1^ 之 9 本 發 明 逹 成 之 優 點 為 在 既 定 之 溶 化 表 面 上 k 1 之 電 子 束 之 幾 何 路 徑 或 電 子 束 所 産 生 之 功 率 密 度 偽 可 被 1 1 隨 意 選 擇 且 被 誤 差 補 償 〇 使 用 者 不 必 再 考 慮 可 能 産 生 之 1 1 誤 差 且 可 在 空 間 座 標 上 直 接 進 行 輪 入 « 另 外 f 使 用 者 能 1, 直 接 界 定 功 率 之 分 佈 9 不 必 再 如 已 往 那 樣 僅 能 在 實 驗 上 1 » 藉 幾 何 偏 轉 型 樣 之 適 宜 組 合 以 探 知 功 率.. 之 分 佈 〇 尤 1 I 有 進 者 » 本 發 Η可ί 采用閉迴路控制 ° 例 如 如 果 在 蒸 發 流 1 1 程 現 地 m 定 蒸 發 率 及 m 控 制 7 蓮 算 法 則 自 該 流 程 産 生 新 的 1 1 1 1 1 1 氺紙认尺度试州屮K W（_NS )八4圯梠（2丨OX 297公f ) A7 B7
423016 - 五、發明説明（b ) 功效分佈俾，例如，達到更均勻之塗覆，再 已執行過誤差時則這種閉迴路控制能很精確地 。如果1這些偏差未事先被校正時則縱使採用 會有殘留誤差 關於溶化，例如如果可獲得適當之澜定系 本發明之肋控制及調整坩堝或鑄錠上之溫度 ，可進一步最佳化材料之结構及不需要之合 發損失。 本發明含有被動条統，亦邸不進行電子束 之材料上之射入點之測定。而是，該条统藉 之開始時執行一次之確認"教導’‘而知曉射人 本發明亦能組合直接潮定電子束之射入酤之 統。在執行被動糸統時首先界定偏轉型樣於 ，然後將其暫存於記億體内^接著從電子束 頻率及在要被溶化之材料之表面上之界定點 出電子束之偏轉速率。特定之運算法，具髖 差校正之蓮算法則，然後將在空間座擦上界 樣轉換成偏轉線圈之電流值所界定之偏轉型 偏轉速率是從額外指定之頻率得出β然後將 型樣直接供給至電流放大器進而驅動電磁偏 子束遂因電磁之作用而産生偏轉。關於此黏 渦流而産生之頻率依存之衰減，電流放大器 存之非線性失真及其它在脈衝輪出及電子束 應之非線性。 -8 - 本紙??<尺度坨川中阀Νΐ:棍呤（（'奶）( 210x297公楚 加上若先前 執行再調整 封璟控制仍 統時，可籍 分佈。藉此 金成份之蒸 在要被 在溶化 點。但 自動測 空間座 之特定 間之距 言之. 定之偏 樣。另 目前獲 轉線圈 ，未考 内之頻 間之頻 溶化 流程 是， 定糸 標上 偏轉 離算 含有誤 轉型 外， 得之 ，電 庙因 率依 $ If I-----^-------裝-----：--ίτ------線- (ΐΛ先間請背而之;i意事項再功巧本頁)
^42301^ A7 B7 五、發明説明（7 ) 下面將參照附圖詳逑本發明之實例。 第1圖傜為具有可偏轉電子束之電子束溶化或電子束 蒸發裝置之示意圖； 第2圖像溶化坩堝，可偏轉之電子束像在其表面被導 引掃瞄； 第3圖係配置在坩堝上方之校正用之篩板； 第4 _偽為逹成特定型樣之實際之X，y電流之成份之 曲線； 第5圖傜用於説明電子束之偏轉誤差隨替偏轉頻率之 增加而上昇之示意圖； 第6園偽示出頻率衰減補償，其示出電流之振幅隨著 頻率之增加在徑向上及切線上增加之情形； 第6 a圖係校正後之偏轉電流曲線之X及y成份之頻譜； 第7圖傺執行偏轉誤差之靜態及動態校正之配置之示 意圖； 第8圆僳為長方形坩堝之特定功率分佈； 第9圖偽依第8圖之功率分佈之電子束路徑； 第〗〇圖傜為圓形坩堝之特定功率分佈； 第画偽第1Q圖之功率分佈之電子束路徑； 第12圖係驅動本發明之兩値電子束搶之示意圖； 第13圖係閉迴路調整系統之示意圖； 第14圖偽本發明之各種流程路徑之幾何示意圖。 第丨圖示出高功率電子束槍1之原理。接至電源Uf並 射出電子3之加熱絲線偽用2表示。靜止且一般為塊型 本紙烺尺度適用中國國家標隼（CMS ) 見枯（2I0X八7公趋） 讀先閱讀背而之注意事項耳填5Ϊ?本頁〕 裝 經济-部中央標準局貝ΐ,消费合作杜印製 ^4 23 0 1 6 A7 B7 部十次榜卑灼妇 Ί· ' 五、發明説明 ( Ϊ ) 1 I 之 陰 極 4 偽 設 在 絲 線 之 下 方 〇 此 陰 極 4 被 電 子 流 加 熱 至 I 1 達 到 陰 棰 4 射 出 電 子 6之程度。 髙壓u b 加 在 塊 4 和 陽掻8 ! I 之 間 俾 速 電 子 6。 維奈爾待< W e h F1 ie 11) 圓 筒 5 影 酱 靜 電 -/l 1 I 場 而 使 電 子 聚 焦 於 陽 m 8 之 洞 内 * 進 而 産 生 集 中 之 電 子 閱 1 Vi 1 I 束 7 此 電 子 束 7 進 一 步 被 磁 性 透 鏡 9 , 1 0集中。 1 1 [原 t \Ψ^ I 之 為 2 1] 表 示 被 通 以 電 流 I. 之磁性镉轉單元， 電流I d 係 注 意 1- 來 白 電 源 12 Ο 此 電 源 1 2可 供 給 直 流 或 交 流 » 電 W 之 振 幅 事 項 I [ 再 及 / 或 頻 率 # 可 變 0 1 電 束 設 有 金 本 裝 在 子 槍 1 之 低 下 坩 堝 1 3 屬 或 金 m 合 金 你 ϊ\ I 放 置 在 坩 堝 内 9 第 上 俗 示 出 坩 堝 之 斷 面 0 第 1 讎9 示 出 具 1 1 有 對 水 平 軸 1 6成 a 之 偏 轉 角 之 偏 轉 之 電 子 束 7 1 摑 擊 金 颶 1 ( 1 4 之 表 面 15 4 1· 1 2 0代 表 熱 攝 m 機 > 藉 此 熱 嫌 影 機 能 偵 m 金 画 1 4 之 表 面 1 丁 1 1 5上 之 溫 度 分 佈 〇 1 1 第 2 圖 示 出 電 子 搶 1 之 下 部 2 2 其 上 偏 轉 單 元 1 1並 不 1 1 分 開 表 示 » 而 偽 位 在 下 部 2 2内 〇 坩 堝 13及 金 届 表 面 15偽 1 用 透 視 圖 表 示 银 | 此 處 僅 以 一 條 線 表 示 之 電 子 束 7 ' 能 被 蝤 轉 而 涵 褰 整 侮 1 表 面 1 5 〇 射 入 表 面 15之 各 點 % 以 Pi- P E > 表〇 i 射 人 點 P 1 P 8能藉X * y 座 檫 或 棰 座 標 界 定 在 表 面 15 1 I 上 〇 如 果 在 建 置 點 座 標 » 有 包 含 電 子 束 7 ' 之 長 度 時 邏 輯 1 上 偽 選 擇 圓 座 標 〇 距 離 2 3 -P 1 % 表 示 自 電 子 束 槍 射 出 之 1 I 電 子 束 到 達 點 P 1 .之距離， 而第1 角度ύ f , 未圏示， 傜 1 1 表 示 偏 轉 中 心 軸 線 之 距 碰 * 及 第 2 角 度 β t 亦 示 圖 示 1 ! 1 -1 0- 1 1 I 1 本紙认尺度迖川屮Sftm1 (rNS)A4規犯（2]0/ 297公；ίΜ "23Q1 6 -_ "23Q1 6 -_ 經消部中央標導局員工消费合作社印^ 五、發明説明（？） 偽表示，例如，在順時針上之偏轉角度。如自電視影像 管之技術所知者，如果某電流流過X, y偏轉線圈時即能 偏轉電子束至某一點。因此，流過X, y偏轉線圈之電 流和電子束7 '之射入點間有清晰之關聯性。 但是，空間座標和理想之電流座標之固定關聯性僅應 用於已偏轉之電子束V,亦即，〔只有〕若電子束7’不 移動及無擾動出現之情況。如果電子束槍，例如，設置 成對坩堝13傾斜一角度或如果在坩堝13出現額外之電場 或磁場時則縱使在理想狀況下，偏轉單元被施加和這些 點相關聯之電流，電子束7'仍無法到達指定之點Pi -Ρ8 。但是，在蒸發流程上，電子束槍一般不定位成直角而 偽對準於坩堝之中心，俥減少對搶管之内部損害。因此 ，例如，表面1 5上之Ε方形偏轉型樣被扭曲成彎曲之梯 形偏轉梨樣或圓形之偏轉型樣杻曲成楠圓形 〇 為了在 要被蒸發之材料上産生正方或圓形，隨後必須對理想之 電流參數進行校正，亦即，偏轉單元不得被通以與完全 對稱之電子束方位及完全為絨應性之偏轉單元之情形者 相同之電流。 於上逑之蒸發流程上，電子束7’之強度傜經常保持一 定或只能緩慢地變動。束7'輪入表面15之功率係被束7’ 從一點移動至F —點之速率所決定。這又稱為，例如， 電子束在表面之點上之駐留時間，因電子束並非為完金 之一點而傜以其半徑停留在點上某一時間。 為了決定前述靜態偏轉誤差及其影遒，必須建置實際 -11 - 本紙张尺度適中國國家標隼（CNS ) 2ΙΟχ297.:Μ;.) ------I—-----裝-----r丨IT------線.. {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .4230 16 A7 B7 五、發明説明（ 定 決。 易定 容決 而來 算程 計流 藉練 可 S5 轉藉 镉， 想此 理因 ο 0 差然 褊不 之刖 轉轉 偏偏 想際 理實 對是 轉但 偏， 導 教 相場 搶磁 練子之 訓電外 之於額 用由之 正能上 校，堝 差者坩 誤及因 轉逑或 偏已 ， 明如斜 説，傾 出差之 示誤線 圖轉軸 3 偏心 第種中 這之 Ο 場 0 程坩起 流於引 對而 電導 之教 止 0 靜 C-M束 須子 必電 其及 因22 ，槍 正束 校子 態電 靜出 為一不 稱僅 亦圖 正 3 校第 之 。 差行 誤進 轉束 偏子 板 點 記 之 方 上 堝 坩 在 設 是 的 要- σ! 重 Ρ 上點 練註 訓標 之並 程 ， 流示 19 0 未 子 leml 變 改 手0 β 點 註 檫 此I: 這 間 空 此！一 。已這 準i與 瞄之 0 被P1051 一時體 逐置億 而位記 流之於 電示存 轉所吧 0 0^ 之 3I1J —窮10 7每 y 束在， 束 子 gBl 果 如 空 之 知 處Ιο 的 0 關 標有 座標 I ϋυ 間1¾ 經湞部中央標隼局貝工消費合作社印奴 傜電流座標Ixl〇 , Iyl〇，亦卽，使電子束7 '佔據第3圖 所示之位置之X及y偏轉用之電流 這些實際流通之電 流偽與和X，y座標有關聯之理想電流不同且已包含誤差 校ΓΕ。實際流通之電流〖xl〇 , Iyl〇之振幅，為到達指定 之點所需者，也相同地被貯存在記億體51内並與P10之 空間座標有關聯。接箸對空間座標P 9及P u - P 19執行相 同之步驟俾最终在記憶體内之P9 -卩13每點與某一偏轉 電流, ， ^χ19 ' lyig .互成關勝。如果欲確保 電子束IF確地擊在點-P19，不管既存之分裂因素， 僅需供給與這些點相關聯之電流振幅並藉對對應之X , y 偏轉單元執行之訓練流程探知。雖然在訓練流程上採用 直流做為偏轉電流較為理想，但是，如此得出之校正因 素亦可應闬於交流電流之振幅。 -1 2 - — ί— ΙΊ1--^!-裝-----訂------線' (誚先閱讀背而之注意事項洱填』V?本茛) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )以圯梠（210x 2WA片） ^4230 1 6 A7 B7 五、發明説明（） 使空間X，y座標舆各個電流座標互成關聯，在某種意 義上傜将金颶表面之空間領域轉換成偏轉線圈之電流領 域。這呰電流座標牽渉到，已於前面述及，為使電子束 到達指定X，y點而必須流通之實際電流之振幅。但是 ,亦可能對每個X，y點指定一 19理想電流座標，接著 對每値理想電流指定校正因素，這種情形可用I / 1 微 * $ 0 第4 _係示出長方形坩堝6(3之訓練流程之結果。自此 _可瞭解坩堝6 η具有要被正確地趨近之點p 1 - p 22 ^為了 藉受到前述靜態偏轉誤差之電子束逹到正確之趨近，X 及y座標之電流須有61所示之值。這些用點p；^ - ρ 22 | 標示之電流偽經校正而不落在長方形上，亦卽，落在杻 曲之梯形上。 6 1代表之偏轉線圈必須通以校正過之電流俾使電子束 最终擊在坩堝之點Pl· ...Ρ22上。 坩堝6D上示出之點網，此點網足供教導流程用，對蓮 轉言仍屬相當粗疏β為了對中間區域也能提供正確之電 流至偏轉線圈能採用内插法達成 獲得比第4圖之60所 示者更大之點密度之持定之適當之方法傜存在於最少平 方（least squares)之方法内，此方法，補償之多項式 r=〇 偽對ΤΙ _潮定值對Xi，Yi而決定。自補僂多項式求出之 各個潮定點之偏差之平方之和傲做為補償之準則，此和 -1 3 - 本纸张尺度通用中國國家標CNS ) 210X2的':Μί.) ---^---------裝-----Μ — 訂------線： 下 ("先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消f合作社印奴 經濟部中央標準局貝工消费合作社印" r 4 2 3 Ο 1 S ^ ΑΊ B7 五、發明説明（& ) 之倌應最小（參考H. Frohner, E, Ueckert氏於1984年 發表在 Grundlagen der elektri schen He^Stechnili [霜 氣精密測定學之基礎]上第2 G 8 , 2 0 9頁之論文）。於此 補償流程上，各個電流，亦即，點P i ... P 22間之中間 位置所需之電流偽藉下列方程式探知： 電流振帕k = η (空間座標X〆·（空間座標y )i i.;=0 其中 k = x '，y 1 ,及 aif A =在點P 1 . . P 22丄執行調練步驟當中決定之偽 數。 為校正所有座標之前述誤差，偏轉誤差傜藉二維η階 多項式計算，亦卽，可藉此多項式計算平面上隨便那一 點（Χ,Υ)之電流振幅。 利用這種流程，在教導流程期間即使未被測定之地點 亦從空間領域被轉換成雷流領域。 俟執行完成靜態偏轉校正後接著執行動態頻率校正， 亦即，自施加於偏轉線圏之純ιΈ弦波交流電流決定被校 正之交流電流。在實際蓮轉上會發生頻率誤差，因此這 種交流電流之校TF.傜需要。下而將參照第5圖説明頻率 誤差到底牽涉邪些事情。 第5圖示出電子束7'之純正弦偏_第5圖上之電子束偽 作一雒之運動。這種情形，電子束7’之偏轉偽依流過偏 轉單元之電流i. = * Sin ωί·之振幅及頻率而定，前述 -1 4 - 本紙張尺度適用中國國家標嗥丨CNS〉以現#, ( 210x297-:.>ii:) -------_-----—ΐ衣-----„--訂------腺- (請尤閱讀背而之注意事項#填寫本頁〕 經濟部中央標準局员工消费合作社印^ 4230 1 β - Α? Β7 五、發明説明（θ ) 電流偽藉電源12施加之電壓U=Un ，sinwt而産生。對 於既定之電流量1。及既定之圓周交流頻率ω 1言，電 子束7’傜自第1位置I移動到第ίΐ位置，然後再返回第 Ϊ位置，具體言之係以各_交流頻率之循瑗頻率往返移 動。如此，電子束7’在表面上之ί及II間描繪出一條直 線。這種倩形，對中心軸線16之右倒之偏轉角cri傺對 應於對中心軸绵16之左制之偏轉角cr i ’。偏轉角α ί ， a i ’兩者傜依流過偏轉單元11之各個交流電流之強度 而定。如果電流強度維持一定但増高交流頻率時理論上 電子束7’會持缠地在位置I及ΪΙ之間振盪，但是頻率較 高。 另外，實用上，偏轉角α 1及《〆愾分別依頻率而定 ，此因産生所諝之頻率衰減使然。頻率依存之衰減主要 偽磁性偏轉糸統上之渦流損所造成。因偏轉糸統不僅包 含線圈^亦含有鐵蕊，由於流過鐵蕊之渦流使在線圈電 流上産生頻率依存之反應。 再者，供給電流至線圈之放大器之非線性之頻率持性 尤能造成線圈電流之頻率依存性。亦即，電流強度不變 ,但頻率卻增加為ω 2 ,進而偏轉角α 2及《 2 ^分別小 於α ί及α ^ 、 ο; ί -α 2兩傾角度間之差亦稱為頻率
衰減之相位偏移0。此頻率衰減Θ偽為交流頻率之函數 ，亦即，Θ = f ( ω ) D 當X及y向之偏轉条統不同時亦會産生相位偏移Θ。 此相位偏移Θ指出X及y向用之各個镉轉線圈上之電流 本紙張尺度適用中國國家梢:苹（CNS ) AWJUM 21〇κ2π公匁） -------------裝--------訂-------線 (請先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) A7 F4 23CM 6 B7 五、發明説明（4 ) 之時間領域之偏移。 第G國之上部31示出X向之镉轉單元之電流振幅須如 伺随箸頻率之增加所需變化俾使電子束正確地趨近某一 點。另外，在第6圖之下部32示出y向之偏轉單元之電 流振幅須如何隨著頻率之增加而變化俾使電子束能正確 地趨近指定之點。毎種情形，必須增大振幅俾補償因頻 率之增加所造成之衰減因素。前逑之函數上之關聯振幅 = f(w)能蕗對不同頻率之實驗而被決定，亦即學習， 及貯存於記億體内β下商將舉例説明之情事，亦即在訓 練期間須被偵測出之不同頻率數目，六傕已足夠〇相對 照於靜態辐鞞誤差之訓練，電子束不需被導向不同點 Ρ 1 . . . Ρ ;而偽電子束若在兩點間，例如，Ρ 9及Ρ10 ，振盪時則考慮一個座標已足夠。對六楢頬率之各個頻 率之振輻充份地改變俾電子束能到達點及卩10。 實用上，教導流程偽對兩座標執行。關於此點，偽對 兩艏偏轉單元各通以正弦波形但頻率變動之電流β如果 發生頻率衰滅時則映顯之椭圓，或圓形或直線之振幅會 减少。這則須重新辋整X及y向之電流振輻俾再度達到 規定之槭轉振幅。 怛是，由於頻率之衮減，不只供給偏轉單元之電流之 振幅須改變，而a亦須執行曲線形狀之校正。如果從電 源供給純正弦波電流至褊轉單元時則由於動態之誤差偏 轉造成ΪΕ弦波形狀之失真，亦即，偏轉電子束之電流不 是純ΪΡ.弦波形而傜《置有諧波之正弦波形。為了能還 -1 6 - 本紙張尺度適用中國圉家枕-準（CNS )八4規枯（21〇χ2Μ公^"Ϊ !.ΙΙΊ—--τ--V 裝-----訂------货- (誚先閱讀背面之注意事項再填涔本頁) 經"'部中央標準局貝工消费合作社印裝 g4 2 3 Ο 1 6 A7 B7 五、發明説明（ l J ，） 1 1 原 此 失 真 之 正 弦 曲 線 9 須 執 行 福 立 葉 轉 換 (F 0 U r i e r 1 I t r a η s f 0 Γ * ) 〇 η 福 立 葉 轉 換 之 猗 程 » 能 將 時 間 依 存 之 函 ! | 數 轉 換 k 頻 率 依 存 之 福 立 葉 轉 換 或 倒 反 此 流 程 〇 福 立 了 ΐ I I m 轉 換 因 此 % 表 示 —. 種 白 時 間 領 域 上 之 函 數 産 生 頻 率 領 先 1 t 讀 I 1 域 上 之 函 數 之 動 作 9 U 此 達 成 a 時 間 領 域 轉 換 到 頻 率 領 背 1¾ J 之 l 域 或 白 頻 率 領 域 轉 移 至 時 間 領 域 〇 如 果 PPV 轉 單 元 上 依 時 % 間 流 動 之 電 流 iafe 攸 進 行 福 立 藥 轉 換 時 則 會 産 生 許 多 具 有 不 事 項 1 I 再 ί 同 振 幅 之 頻 率 1 % 本 裝 第 6a 圖 之 上 部 5 7 不 出 電 子 束 之 偏 轉 電 流 之 y 成 份 之 η 1 福 立 藥 偽 數 之 振 fi * 而 下 部 58則 示 出 偏 轉 電 流 之 X 成 份 1 1 之 福 立 藥 係 數 〇 i I 如 果 採 用 數 位 式 電 腦 欲 執 行 時 間 對 頻 中 領 域 之 轉 換 時 1 一 般 皆 使 用 快 速 之 福 立 m 轉 換 (FFT )〇 IT t 快 速 之 福 立 葉 轉 換 (FFT)傜為計算福立葉條數之運算 1 i 法 刖 » 其 運 算 所 裔 花 費 之 功 夫 係 遠 少 於 傳 m 之 蓮 算 方 法 1 1 (參考j -W ,C 0 0 1 e y及J .V .T uk ey氏 於 19 65年 4 月 發 表 於 It ! 電 腦 之 數 學 **刊物第1 9卷第237 30 1頁上之論文” 複 雜 之 線 I 福 立 葉 级 數 之 機 器 運 算 用 之 運 算 法 則 ，，) 〇 1 1 FFT偽牽涉- -種用於有效率地對時間赌序之難散禰立 | 葉 鞞 換 (D is C Γ e t e Fo U Γ i e Γ T r an sf 0 Γ 1 ( DFT ) ), 亦即， 1 1 離 散 資 料 型 樣 執 行 蓮 箄 之 方 法 〇 DFT , 例如， 如福立 1 1 葉 整 數 轉 換 或 福 立 葉 级 數 轉 換 為 ~* 獨 立 之 轉 換 0 1 I 福 立 葉 轉 換 對 連 續 波 之 意 義 即 偽 DFT對依採樣定理， 1 1 熟 知 之 N y q u is t採樣， 被採取之脈衝樣本之意義β 因此 1 1 -17- 1 1 1 1 木紙认尺度坨川屮W ( (’NS ) /\4規杞（2丨0X297公# ) 14 23 0 1 6 A7 B7五、發明説明（4 ) ,DFT對於藉數位電腦模擬之功率譜分析及過濾器特別 有用。 無論偽普通或快達之福立藥轉換，對本發明最重要的 偽在頻率領域内執行校正。意即在進行對某特定頻率 之教導期間在要被蒸發之材料之表商上産生所要之掃瞄 型樣之這些（己失真）電流則接受福立藥轉換。 第f> a _示出對頻率1. . (Ϊ 31 k Η z之電流之X及y成份分開 執行福立葉轉換之情形。X成份係示於領域5 7 ,而y成 份則示於領域5 8 D若對偏轉單元施加純正弦頻率時則電 流須被校rF.俾産生所要之偏轉梨樣。校ΪΕ程序偽如此： 頻率之（F弦形狀偽被執行福立葉轉換，而福立藥像數則 籍對應於在教導流程時決定之值而被執行校正〇然後Μ 倒反轉換而得出已校正之電流I '( ω t )形狀。 t Γ (c〇Tt) = $ F,· ωτ) t oc(I, ω = 0)
Ff，= F, a(I,co = i · ωτ) (請先閱#背而之注意事項耳填寫本贵) 線- 其中 經濟部中央標準局貝工消费合作社印奴 F =福立葉振幅 .a =整數 ί'=已校正之電流 F ’ =已校正之福立藥振幅 -18 本紙伖反度適州中國國家標準（CNS > Λ4悅枱（21〇〕<2们公纪） 4230 1 6
五、發明説明（π 經"部中央標準局貝工消费合作社印製 α =電 如果 則不似 轉，而 用於純 除了 如上述 而使偏 會産生 被校JE 將具 坩堝上 會自此 位差使 行這種 所需之 在訓 轉換。 流時則 如，依 子束之 籍交流 直流之 另須補 交流電 頻率衰 亦會産 轉条统 相位偏 ,具體 有不同 庠生對 線變成 盲線再 調整後 相位移 練或教 如果要 如上述 下列公 偏轉 電流謹憤 情形僅調 償交流電 流之考量 減，亦即 生相角之 在X及y 移。此相 言之，藉 頻率之正 角之移動 橢圓。接 度顯現。 可賴多項 動。 導期間， 對其它頻 ,必須採 式計算任 地將電子束 整電流之強 流之相位或 亦適用於脈 ,電子束之 旋鶫。如果 向商生不對 位偏移或相 下逑方式校 弦波形電流 線。如果這 箸在不同頻 當對幾個测 式近似再對 導向表面15上之點時 度即能達到所要之偏 角度之誤差。這些應 衝化之直流電流。 偏轉振幅之衰減外， 由於磁極大小之差異 稱時，則在此兩方向間 位誤差依本發明亦須 正。 供給至偏轉單元俾在 時産生相角旋轉時刖 率上分別手動調整相 定點，例如6扃，執 每値任意之頻率計算 也許只有G個頻率被執行福立葉 率決定流過偏轉線圈之校正之電 用近似之步驟。此步驟包含，例 意頻率之校正因素： α(Ι,ω = 0) j α(Ι,ω = ω) = ^α,ί^ ------^----裝-----^--IT------it: (請先閱讀背而之"意事項再填寫本頁) 其中 ,α 本紙張尺度適用中阐阐家標次-{ CMS ) 2】()乂2<^>片） A7 Γ 4 2 3 Ο 1 6 B7 五、發明説明（J ) =铽教導流稈決定之傷數 第7圖示出執行本發明之X偏轉之示意圖。電源12供 給之電壓偽i)」=f ( X ),此式意在顯示雷流能具有任意 形式，亦即能為直流或交流，且偽被供給至X偏轉線圈。 來自電流源12之電流Id = f(t)係藉方塊4G上之適當 單元而被執行上述之靜態偏轉誤差校正。接箸依上面說 明之步驟在單元41内接受動態頻率衰滅校正s以這種方 式校ΪΗ之電流具有使電子束7正確地於X座檫上打擊在 瞧打擊之點上^ 如上述之結果，依本發明，代表要被電子束涵蓋之點 之幾何X，y資料係首先被指定。這些資料可能，例如， 代表圓形或椭圓形表面。接箸將這些座標與用於校ΪΕ偏 轉誤差之被校TE之電流偵互成關聪。在將空間座標輸 入電瞬時亦可首接輪入電子束_在表面上産生之功率分 佈。如此得出之電流隨後從時間領域轉換為頻率領域， 並藉在此頻率領域内校正各個諧波之振輻而被校正，亦 即，高頻成份之振輻比低頻成份者增加非常大。之後， 被校正之頻譜則被轉換回來時間領域，俾得出校正之電 流形狀。 靜態及動態之誤差校正依代表造種功率分佈之直接輪 λ之先決條件。如果未執行誤差校正，事後也就無法還 暸指定之功率分佈》 下而將教述功率分佈之規範及性能。 第8圖示出長方形坩堝60,其上深黑領域6 1, 62傜代 -2 0 - 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) AdUfc ( 210X29?公耸） (-先間讀背而之注意事項再填荇本頁) 丨'V裝- 货：. 經濟部中央標羋局员工消費合作社印聚 鼷423016 A7
五、發明説明（) 表大的電子束撺擊功率，而淺黒領域6 3 , 6 4 , 6 5則代表 較小之電子束撞擊功率。 坩堝6 0具有，例如，1米之長度及約】0公分之寛度。 坩堝GO偽與方格領域66，67—起顯示於電腦之監視器畫 而fi 8上。X向所要之功率分佈68及y向所要之功率分佈 fi 9可Μ光電筆或類似者輸入。 依本發明，此功率分佈係自動地産生。這是在自動地 計算電子束路徑及考慮前述之誤差校正時發生。第9 圖示出此計算之結栗，從該圖可瞭解電子束70之路徑。 在長方形坩堝60上之功率分佈卽藉縱向及橫向之形狀 ρ X U )，p / ( y)而被指定。然後藉下列之乘算，得出此 表面上之功率分佈 P(r) = P,(x)-Py(y)； r = {x,y} 如果不是長方形坩堝而偽圓形坩堝時亦可相同地執行功 率分佈之指定。 第](]圖俗具有某標稱功率分佈之圓形坩堝75。此坩堝 75偽以極座標77及圓弧功率平面78顯示在監視器之畫 而79上。接箸可藉光電筆或其它適宜之措施指定曲線80 ,81,藉此，亦建置坩堝之功率分佈。 與第11)圖所示之功率分佈相關聯之電子束之路徑82偽 示於第1 1圖。如果偽圓形坩堝7 5時則指定圓弧及方位角 之功率分佈Pr ( r ) , ( CP )。然後自下列公式求出總功率 Ρ(7) = Ρ,(γ)·Ρ0(Φ) 甘 Α r = {r-cos(0), Γ·3ίη(Φ)}· 本紙張尺度適用中國國家#準（CNS ) ( ) "先阽讀背而之注意事項v^r^.rc?本S ) 裝 訂 經漪部中央標牟局另工消费合作社印製
4230 1 6 A7 B7 經漪部中央標羋局只工消费合作社印製
五、發明説明 ( X? ) ί m 則 上 » 偏 轉 電 流 之 頻 率 ω X t t- 0 — /或 > ω 9偽可隨意 1 丨. m 擇 〇 偏 轉 型 樣 之 解 析 度 及 形 狀 可 藉 過 宜 地 m 擇 頻率 差 1 異 加 予 改 變 〇 電 子 束 路 徑 之 起 點 及 終 點 偽 由 相 位 Px / Py 或 1 先 1 Pr / Pit界 定 0 經 過 時 間 T = 1 / ω 之 平 均 後 i 上 面 界 定 之功 率 間 a 1 形 狀 則 與 頻 率 及 相 位 之 m 擇 無 關 地 産 生 〇 背 而 1 之 1 尤 有 進 者 J 頻率差異能被選擇小， 而同時能産生顯 注 I 示 高 解 析 度 之 偏 轉 犁 樣 0 μ 此 在 水 平 及 垂 直 方 向上 之 項 再 1 1 偏 轉 頻 率 則 相 同 0 m 刖 減 少 偏 轉 糸 統 關 於 古 问 頻 之 傅輸 持 填 % 本 1 裝 性 之 要 求 〇 (電視技術領域相對例子 線頻率（水 平偏 轉） 頁 1 I 係 遠 大 於 圖 頻 率 (垂直偏轉）λ 1 1 第 1 2 圖 示 出 藉 電 腦 9 2 驅 動 兩 電 子 束 槍 3 0 S 9 1 之 示意 方 1 塊 圖 〇 丨比 電 腦 9 2能 與 控 制 單 元 9 3 通 訊 〇 電 子 束 搶 3 0， 9 1 1 分 別 産 生 電 子 束 9 4 > 9 5 Ϊ 電 子 束 之 位 置 及 強 度 係 被電 腦 .，丁 1 9 2 指 定 〇 電 腦 9 2 輸 出 信 號 至 設 有 D/ A轉換器9 6， 9 7之 ! ! t Γ a π S P a t e r » D/Α轉換器9 6 , 9 7刖分別驅動放大器9 8 , 1 I 9 9 y 此 兩 放 大 器 接 m 分 別 接 至 電 子 束 槍 9 0 9 9 1 〇 1 1 J t. r an s P u t e r 傜 指 英 國 公 司 IN Η 0 S開發之3 2位元晶Η及電腦 .線 » 作 為 平 行 亦 即 同 時 ♦ 處 理 密 集 之 資 料 量 之 用 〇 這 裡 1 四 艏 通 信 単 元 俗 採 用 般 之 撤 處 理 機 > 每 (Η 早 7Ό 即使 在 1 1 進 行 蓮 算 期 間 仍 能 傳 送 10 MB 之 資 料 〇 如 此 運 X 昇 密集 作 1 業 能 被 安 排 在 極 短 時 間 内 執 行 Q 1 第 1 3 B 示tt 本 發 明 之 裝 置 之 閉 迴 路 控 制 這 裡 符 號101 1 1 偽 代 表 坩 堝 > 其 之 蒸 發 産 物 傺 終 ih 於 滾 捲 薄 膜 10 2。藉 1 I 測 定 t?a 単 元 10 3， 1 0 4 i 坩 堝 10 1拾取之測定資特 }, 例如電 1 1 -2 2 - 1 1 1 I 本紙張尺度適用中®國家棉準（CNS ) WML估（ «42301 6 a? B7 五、發明説明（Μ ) m信或光之傳遞性，係被送至PID調整器105,調整器105 之控制信號則在裝置1 〇 6内重新計算成為電子束偏轉型 樣信號，然後被送至t r a n s p u t e Μ (5 , 9 7進而驅動電子槍 9 0, 9 1 0 第14圖示出執行本發明之一些重要步驟，可以指定功 率分佈或幾何型樣任何之一。如果於方塊112上指定電子 束之幾何犁揉，諸如圓形，橢圓形等，時則在1 1 3上藉 靜態校正將空間座標轉換成偏轉電流。這®經靜態校正 之偏轉電流接箸在U 4接受動態之頻率校ΪΗ ,校正後之 偏轉電流經倒反轉換後送至1 1 5之t. r a n s P u t e r。 第1 4圖之左制示出在l· 1 0上偽指定功率分佈而非幾何 型樣。在]1 1上計算幾何形狀。接_F去之步驟偽與指定 幾何犁樣之情形柑同。 (請尤閱讀背而之注意事項再楨荇本頁〕 經濟部中央標準局员工消资合作社印褽 本紙張尺度適用中國國家榡隼（CNS ) Λ4#兄枯（210X 垃） F423016 - A7 五、發明説明（。) 参考符號説明 1 ......電子束槍 2 ......加熱絲線 ：5 , G ....電子 4......塊梨陰極 5......奈爾待圓筒 7 ......集中電子束 7’.....偏轉電子束 8 ......陽楝 9, 10, 11..·.磁性透鏡 ]I.....電源 1 3 , (1 Q ·.坩堝 1 4.....金屬合金 3 5.....表面 I 6.....水平軸 20.....熱攝影機 II .....下部 50.....記點板 5 Ϊ.....記憶體 I.--1-----裝-----：丨訂·------踩，- (誚先閱讀背面之注意事項再功寫本頁) 經消部中央標準局員工消f合作社印聚 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ·4<)ί枯（210X 2<Π公灯）