用于计算带电粒子束的射束参数的方法、测量设备及带电粒子束装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种计算带电粒子束的射束参数的方法，一种测量装置及带电粒子束装置。通过偏转单元(3)将带电粒子束装置(1)的带电粒子束(4)引导至装备在孔隙装置(7)上的具有一个或多个狭缝孔隙(8)的狭缝孔隙机构处。确定穿过狭缝孔隙机构的电子束部分的测量面坐标。根据测量面坐标，孔隙装置自动移动，使得设置在孔隙装置中的测量孔隙(9)移动到预先确定的测量参考点上。射束参数测量需要借助测量孔隙。在适合本方法的测量装置(5)中，狭缝孔隙机构包括至少两个互不平行的狭缝孔隙部分(12、13、15、16)，这些狭缝孔隙部分可以属于单一连续的狭缝孔隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于计算带电粒子束的射束参数的方法，一种根据权利要求10的上位概念所述的测量设备及一种根据权利要求16的上位概念所述的带电粒子束装置。
技术介绍
带电粒子束如电子束可以应用在材料加工中，如焊接及切割工序中，钻孔、切除及其它几何形状的或金属表面加工的方式中。因此，加工结果的质量关键取决于带电粒子束的属性。由此，人们对尽可能高度精准的确定待使用带电粒子束的属性产生了极大的兴趣。特别感兴趣的是具有强度分布的粒子束几何形状、粒子束烧灼性(Strahlkaustik)及焦点的位置。
技术实现思路
众所周知(Reisgen,Uwe；Olschok,Simon；Backhaus,Alexander：“Diabeam测速法：用于测量电子束的多功能工具”；视点-德国精英学院：亚琛工业大学焊接技术及连接技术学院，46-48页，科学出版物学院，ISSN 1614-8185)，将待测量带电粒子束引导至在电子束传感器上的孔隙装置上。因此，可以用狭缝孔隙或孔状孔隙作为孔隙。如果在已知位置及方向的狭缝孔隙横向于其纵向方向进行的带电粒子束扫描，则借助于电子束传感器可以进行粒子束一维测量。为了粒子束完整的表征，假设粒子束横截面的旋转对称。粒子束横截面的更准确测量可以借助于孔状孔隙。此外，带电粒子束按照行的方式以例如50至100行扫描孔状孔隙。通过例如直径20μm的孔状孔隙可以高精度二维地测量直径为100-200μm的粒子束横截面。然而在实践中到目前为止孔状孔隙与带电粒子束相碰还是有问题的。此外，通常进行耗时的手工调整。此外，孔隙装置是已知的(Dilthey,U.；S.；Welters,T.；K.；Manoharan,S.；Buvanashekaran,G.:“使用具有质量保证的Diabeam系统测量电子束(Electron beam measurements with a diabeam System as a tool for the quality assurance)”，会议记录：SOJOM 2000：在Joinig关于材料的研讨会(Symposium on Joinig of Materials),2000年1月20日-22日，印度，蒂鲁吉拉伯利(Tiruchirappalli))，该装置具有两个相互平行的狭缝孔隙及额外的一个孔状孔隙。其中的一个狭缝孔隙设置在沿未偏转电子束的电子束中心轴，电子束传感器上方，并且用于实际的一维电子束参数测量。同时，另一个狭缝孔隙用于确定在双狭缝上振荡的电子束的偏转速度。孔状传感器可以用于精确确定二维及时间密集的电子束参数。狭缝孔隙测量及孔状孔隙测量是相互独立的。此外，具有两个相互平行的狭缝孔隙及孔状孔隙的孔隙装置及用于电子束诊断(Diagnostizieren)的方法，在论文“电子束诊断：Diabeam系统的新关系”(U.Dilthey et al,Vacuum,62(2001),77 bis 85)中进行了详细地说明。文中没有做有关自动调整孔状孔隙的陈述。在US 5,382,895中获悉关于借助狭缝孔隙进行电子束诊断的方法。同时，带电粒子束对准单个狭缝，并且，确认带电粒子束(Ladungsstrahl)穿过。此后，将狭缝旋转并实施新测量。在各种独立的测量中，以层析X射线断层摄影术的方式计算电子束的强度分布图。此外，通过人工调整测量系统。此外，还已知(E.Koleva等，“基于当前Beam聚焦变化中分步测量的发射率计算(Emittance Calculation Based on the Current Distribution Measurements at Changes of the Beam Focusing)”在第8届国际电子束技术大会上的会议纪要，瓦尔纳(2006)，第51至65页)，为表征电子束，使用具有两个相互垂直设置的狭缝孔隙的孔隙装置。在此，完成两次测量，每一次使用电子束线(Strahlführung)的测量都是垂直于两个狭缝孔隙进行的。不使用待调整的孔状孔隙。此外，使用现有的(US 7,348,568)具有径向延伸狭缝的电子束的孔隙，其中，将圆形轨道上的带电粒子束垂直引导至狭缝孔隙。单个测量过程的评估同样可以通过层析X射线摄影术实现，并且，导出电子束的强度分布。关于测量设备的调整这里不探讨。在电子束中测量径向电流分布可以通过其它方式获得(S.Wojcicki等)，沿电子束方向将两个提供狭缝孔隙的平板前后设置。狭缝孔隙呈直线的及相互成直角的。此外，每个狭缝孔隙垂直于在测量过程中实施的狭缝孔隙的移动。使用孔状孔隙及该孔隙相对于电子束的方向在此不探讨。电子束发射率(Emittanz)的测量是熟知的(K.Friedel等)，在狭缝孔隙前面在电子束方向上使用孔状孔隙。在电子束中自动调整孔状孔隙在此不探讨。DE 102 32 230 A1中公开了测量电子束强度分布的方法，所述方法提及对于电子束的光学调整。这里，将电子束引导至石墨板上并且，通过设置在偏转单元区域内的传感器环，根据电子束的相对运动及测量结构来测量反向散射电子(Rückstreuelektronen)流。发生在电子束测量前的调整过程同样没有说明。带电粒子束也未穿过孔状孔隙或狭缝孔隙与电子束传感器对准。DD 206 960中公开了用于定位带点电子束中心的方法，其中，使用具有十字间隙的材料块。带电粒子束在圆周运动中扫描地碰撞该材料块上十字间隙的裂缝。通过圆环拦截检测反射电子散射流(Elektronenrückstreustrom)。该反射电子散射流取决于十字间隙相对于电子束运动圆环的位置，由此可以确定中心。由DE 34 42 207 A1可知用于识别带电粒子束冲击目标的装置。此外，通过探测器识别从冲击点射出的X射线，将所述探测器的信号输送到分析电路。公开了通过直线狭缝孔隙或通过孔状孔隙引导X射线。用于带电粒子束的狭缝孔隙未公开。DE 26 34 341 A1公开了有关焊接工艺中接合(Stoβfuge)的带电粒子束的调整。借助两个传感器确定通过振荡的带电粒子束产生的反向散射，其中，信号模式取决于如何定位对于接合缝的带电粒子束通道(Mittelgang)。通过测量结果可以完成校正。DD 226 428 A1公开了通过掩盖的电子探测器设置电子探针的装置。掩膜(孔隙)具有多个方形开口。电子束以十字形导入，并且穿过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计算带电粒子束(4)射束参数的方法，包括以下步骤：a)借助偏转单元(3)将带电粒子束装置(1)的带电粒子束(4)引导至装备在孔隙装置(7)上的具有一个或多个狭缝孔隙(8)的狭缝孔隙机构处，b)借助测量面(10)确定的电子束传感器(6)确定穿过狭缝孔隙机构的电子束部分的电子束冲击位置的测量面坐标，c)将设置在孔隙装置(7)中的测量孔隙(9)自动移动到在测量面中已知的测量参考点的位置上，其中，根据已知的狭缝孔隙(8)几何形状及孔隙装置(7)上确定测量孔隙(9)移动的控制数据的测量孔隙(9)，来处理电子束冲击位置的测量面坐标，以及d)根据c)特征，将用于射束参数测量的带电粒子束(4)引导至移动的测量孔隙(9)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.27 DE 102012102608.41.一种用于计算带电粒子束(4)射束参数的方法，包括以下步
骤：
a)借助偏转单元(3)将带电粒子束装置(1)的带电粒子束(4)
引导至装备在孔隙装置(7)上的具有一个或多个狭缝孔隙(8)的狭
缝孔隙机构处，
b)借助测量面(10)确定的电子束传感器(6)确定穿过狭缝孔
隙机构的电子束部分的电子束冲击位置的测量面坐标，
c)将设置在孔隙装置(7)中的测量孔隙(9)自动移动到在测
量面中已知的测量参考点的位置上，其中，根据已知的狭缝孔隙(8)
几何形状及孔隙装置(7)上确定测量孔隙(9)移动的控制数据的测
量孔隙(9)，来处理电子束冲击位置的测量面坐标，以及
d)根据c)特征，将用于射束参数测量的带电粒子束(4)引导
至移动的测量孔隙(9)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了实施根据权
利要求1所述的特征a)的方法步骤，将带电粒子束(4)多次引导
至狭缝孔隙机构上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为了实施根据权
利要求1所述的特征a)的方法步骤，将带电粒子束(4)沿偏转单
元(3)的两个相互独立的偏转方向引导至狭缝孔隙机构上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了
实施根据权利要求1所述的特征a)的方法步骤，将带电粒子束(4)
振荡引导至狭缝孔隙机构上。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，选择
测量面(10)上的未偏转的带电粒子束(4)的撞击点作为测量参考
点。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，基于

\t测量面(10)，孔隙装置(7)的位置和/或方向至少确定的改变一次，
在至少两个不同的孔隙装置(7)的位置和/或方向上实施根据权利要
求1所述的特征a)及b)的方法步骤，及根据权利要求1中的方法
步骤c处理孔隙装置(7)的位置和/或方向的变化，作为确定测量孔
...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌维·瑞珍，延斯·德弗里斯，亚历山大·巴克豪斯，汉斯皮特·鲍尔，塞巴斯蒂安·弗尔，贝恩德·赖兴贝格，索斯藤·施米茨肯彭，
申请(专利权)人：亚琛工业大学公共权力公司，AIXACCT系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE