[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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。