宽视场带电粒子过滤器制造技术

本发明专利技术描述了一种带电粒子过滤器的实施例，其包括多个磁体，所述多个磁体各自具有相对于由从检测器上的视场中心到平台上的视场中心的线限定的平面以一定的角倾斜的表面。在所描述的实施例中，倾斜表面被定位成形成包括磁场梯度的孔，所述磁场梯度在所述孔的靠近所述检测器的侧上的第一孔隙处最强。述检测器的侧上的第一孔隙处最强。述检测器的侧上的第一孔隙处最强。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽视场带电粒子过滤器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年4月1日提交的美国专利申请第63/003,575号的优先权权益，所述申请出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本专利技术总体上涉及一种带电粒子过滤器，其被配置成在不影响视场的情况下最大化过滤器内的场强度。

技术介绍

[0004]一般了解，带电粒子过滤器(有时也称为“电子陷阱”或“磁偏转器”)广泛地与能量色散X射线光谱(EDS)系统一起使用，所述系统检测从暴露于电子束的材料中发射的X射线光子。检测到的X射线光子一般用于表征材料的元素组成。还一般了解，电子束产生背散射电子(例如带电粒子)，所述背散射电子产生与X射线光子相似的信号，从而在信号数据中引起不希望的背景噪声。
[0005]带电粒子过滤器的典型实施例被配置成通过产生具有足够高的场强度的磁场来基本上减少或防止带电粒子到达检测器。一般来说，EDS系统用于显微法应用中，如用于扫描电子显微镜(SEM)中，其中由于显微镜内的空间有限，因此非常需要带电粒子过滤器的紧凑几何结构。用于显微法应用中的带电粒子过滤器的实例描述于美国专利第9,697,984号和第9,837,242号中，所述专利中的每一个出于所有目的特此以全文引用的方式并入本文中。
[0006]在典型的显微法应用中，紧凑的几何结构包括与显微法应用相关联的小扫描区域(例如1mm
×
1mm)兼容的小视场。然而，这种小视场对于与其他应用一起使用是不利的，例如，在由所谓的电子束熔化仪器或电子束粉末床融合仪器实施的电子束增材制造(EBAM)应用中。EBAM仪器一般包含大扫描区域(例如0.2米
×
0.2米)。然而，简单地创建具有大视场的带大孔隙的超大粒子过滤器将没有足够的提交强度来有效地防止带电粒子到达检测器。这对于EBAM应用尤其成问题，因为EBAM中的带电粒子通常具有60keV的能量，是SEM中正常最大值30keV的两倍。
[0007]因此，需要一种具有宽视场和足够场强度的带电粒子过滤器，以有效地防止带电粒子到达检测器。

技术实现思路

[0008]本文中相对于说明性、非限制性、实施方案描述用以解决这些和其它需要的系统、方法和产品。各种替代方案、修改和等效物是可能的。
[0009]描述了带电粒子过滤器的实施例，所述带电粒子过滤器包括多个磁体，所述多个磁体各自具有相对于由从检测器上的视场中心到平台上的视场中心的线限定的平面以一定的角倾斜的表面。在所描述的实施例中，倾斜表面被定位成形成包括磁场梯度的孔，所述
磁场梯度在孔的靠近检测器的侧上的第一孔隙处最强。
[0010]根据实施方案，倾斜表面可以是基本上平面的或基本上圆锥形的，其中基本上圆锥形表面的半径与角有关。另外，在一些实施方案中，倾斜表面包括在5
‑
45
°
范围内的角度，并且更具体地说可以包含15.4
°
的角。
[0011]此外，孔可以具有平台上的视场，所述视场由孔的面向平台的侧上的第二孔隙的直径限定。在一些情况下，视场的直径为约128mm。另外，磁场梯度可以包含约1000高斯
‑
5000高斯的磁场强度范围。
[0012]另外，在一些情况下，带电粒子过滤器可以包含被配置成填充磁体之间的空间的一个或多个插入件。类似地，在一些情况下，带电粒子过滤器可以包含磁通环，所述磁通环具有为了倾斜角而正确定位磁体的几何结构。
[0013]还描述了电子束增材制造仪器的实施例，所述电子束增材制造仪器包括：电子束源，其被配置成产生电子束；平台，其被配置为支撑件，电子束增材制造仪器响应于电子束而在支撑件上构建产品；检测器，其被配置成响应于一个或多个X射线光子而产生信号，所述一个或多个X射线光子是响应于电子束而从产品释放；和带电粒子过滤器，其被配置成使响应于电子束而从产品释放的一个或多个带电粒子偏转远离检测器，其中带电粒子过滤器包括多个磁体，所述多个磁体各自包括相对于由从检测器上的视场中心到平台上的视场中心的线限定的平面以一定的角倾斜的表面。此外，倾斜表面被定位成形成包括磁场梯度的孔，所述磁场梯度在孔的靠近检测器的侧上的第一孔隙处最强。
[0014]根据实施方案，倾斜表面可以是基本上平面的或基本上圆锥形的，其中基本上圆锥形表面的半径与角有关。另外，在一些实施方案中，倾斜表面包括在5
‑
45
°
范围内的角，并且更具体地说可以包含15.4
°
的角。
[0015]此外，孔可以具有平台上的视场，所述视场由孔的面向平台的侧上的第二孔隙的直径限定。在一些情况下，视场的直径为约128mm。另外，磁场梯度可以包含约1000高斯
‑
5000高斯的磁场强度范围。
[0016]另外，在一些情况下，带电粒子过滤器可以包含被配置成填充磁体之间的空间的一个或多个插入件。类似地，在一些情况下，带电粒子过滤器可以包含磁通环，所述磁通环具有为了倾斜角而正确定位磁体的几何结构。
[0017]上述实施例和实施方案彼此不一定为包含性的或排它性的，且无论其是否与相同或不同实施例或实施方案结合呈现，所述实施例和实施方案都可以不冲突的和其它可能的任何方式进行组合。一个实施例或实施方案的描述不意图相对于其它实施例和/或实施方案为限制性的。此外，在替代实施方案中，在本说明书中其它地方描述的任何一或多个功能、步骤、操作或技术可与本
技术实现思路
中描述的任何一或多个功能、步骤、操作或技术组合。因此，上述实施例和实施方案为说明性的而非限制性的。
附图说明
[0018]从结合附图进行的以下详细描述中将更清楚地了解以上和另外的特征。在图式中，相同的参考标号指示相同的结构、元件或方法步骤，且参考标号的最左边数字指示参考元件第一次出现的图的编号(例如元件110第一次出现在图1中)。然而，所有这些惯例意图是典型的或说明性的，而非限制性的。
[0019]图1是与计算机通信的电子束增材制造仪器的一个实施例的功能框图；
[0020]图2是图1的具有带电粒子过滤器的电子束增材制造仪器的一个实施例的简化图形表示；
[0021]图3是图2的具有多个磁体的带电粒子过滤器的一个实施例的简化图形表示；
[0022]图4A是图2的具有被布置成提供倾斜角的多个磁体的带电粒子过滤器的一个实施例的简化图形表示；
[0023]图4B是图2的带电粒子过滤器的一个实施例的简化图形表示，其中多个磁体中的每一个具有包含倾斜角的几何结构；
[0024]图5A是图2的具有正确定位多个磁体的磁通环的带电粒子过滤器的一个实施例的简化图形表示；和
[0025]图5B是具有磁通环的图2的带电粒子过滤器的一个实施例的简化图形表示，并且多个磁体包含基本上圆锥形表面，所述基本上圆锥形表面在孔内包含倾斜角。
[0026]贯穿图式的若干视图，相同的附图标记指代对应部分。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种带电粒子过滤器，其包括：多个磁体，其各自包括相对于由从检测器上的视场中心到平台上的视场中心的线限定的平面以一定的角倾斜的表面，其中倾斜表面被定位成形成包括磁场梯度的孔，所述磁场梯度在所述孔的靠近所述检测器的侧上的第一孔隙处最强。2.根据权利要求1所述的带电粒子过滤器，其中：所述倾斜表面是基本上平面的。3.根据权利要求1所述的带电粒子过滤器，其中：所述倾斜表面是基本上圆锥形的。4.根据权利要求3所述的带电粒子过滤器，其中：基本上圆锥形表面的半径与所述角有关。5.根据权利要求1所述的带电粒子过滤器，其中：所述倾斜表面包括5至45
°
范围内的角。6.根据权利要求5所述的带电粒子过滤器，其中：所述倾斜表面包括15.4
°
的角。7.根据权利要求1所述的带电粒子过滤器，其中：所述孔包括所述平台上的视场，所述视场由所述孔的面向所述平台的侧上的第二孔隙的直径限定。8.根据权利要求7所述的带电粒子过滤器，其中：所述视场的直径为约128mm。9.根据权利要求1所述的带电粒子过滤器，其中：所述磁场梯度包括约1000高斯至5000高斯的范围。10.根据权利要求1所述的带电粒子过滤器，其进一步包括：一个或多个插入件，其被配置成填充所述磁体之间的空间。11.根据权利要求1所述的带电粒子过滤器，其进一步包括：磁通环，其包括为了倾斜角而正确定位所述磁体的几何结构。12.一种电子束增材制造仪器，其包括：电子束源，其被配置成产生电子束；平台，其被配置为支撑件，所述电子束增材制造仪器响应于所述电子束而在所述支撑件上构建产品；检测器，其被配置成响应于一个或多个X射线光子而产生信号，所述一个或多个X射线光子是...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：热电科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：