[发明专利]一种带电粒子束二维分布监测装置和方法

权利要求书

1.一种带电粒子束二维分布监测装置，其特征在于，包括：依次排列的准直板、法拉第筒阵列板、测量板以及数据处理模块；

所述准直板朝向带电粒子束入射方向，用于准直所述带电粒子束；

所述法拉第筒阵列板上设有若干成阵列式排布的第一通孔；

所述测量板上设有若干成阵列式排布的第二通孔，所述测量板的每个所述第二通孔内对应设置测量电极，所述测量电极用于采集带电粒子束信号，并将其传输给所述数据处理模块；

所述数据处理模块根据所述测量电极的带电粒子信号和测量电极的实时位置信息绘制带电粒子束的二维分布图像；

其中，所述测量板与所述法拉第筒阵列板紧密贴合，各所述第一通孔与各所述第二通孔一一对应，并同轴设置；所述准直板上设有与各所述第一通孔同轴的第三通孔；

各所述测量电极均单独与数据处理模块连接，所述数据处理模块包括与各所述测量电极一一对应的电信号监测器，当所述电信号监测器监测到电信号时，所述数据处理模块记录所述电信号监测器对应的所述测量电极的位置和电信号的强度，所述数据处理模块记录并显示所有监测到电信号的所述测量电极的位置和信号的强度，从而形成所述带电粒子束的二维分布图像。

2.如权利要求1所述的带电粒子束二维分布监测装置，其特征在于，所述第二通孔阵列排布方式如下：设每行相邻的两个所述第二通孔中心之间的距离为L，每一行所述第二通孔相对于其上一行所述第二通孔整体沿水平方向平移1/4L。

3.如权利要求1或2所述的带电粒子束二维分布监测装置，其特征在于，所述准直板和所述测量板之间还依次设置高压板和接地板，所述高压板和所述接地板上分别设有与各所述第一通孔同轴的第四通孔和第五通孔。

4.如权利要求3所述的带电粒子束二维分布监测装置，其特征在于，所述高压板分为高压区和第三接地区两部分，其中所述高压区覆盖全部设置有所述第四通孔的区域，用于抑制束流轰击测量板所产生的二次电子。

5.如权利要求4所述的带电粒子束二维分布监测装置，其特征在于，所述准直板与所述高压板之间、所述高压板与所述接地板之间以及所述接地板和所述测量板之间均设有绝缘板，各所述绝缘板上分别设有与各所述第一通孔同轴的第六通孔。

6.如权利要求5所述的带电粒子束二维分布监测装置，其特征在于，所述第六通孔的孔径大于所述第五通孔的孔径；所述第五通孔的孔径大于所述第四通孔的孔径；所述第四通孔的孔径大于所述第一通孔的孔径，所述第一通孔的孔径大于所述第二通孔的孔径，所述第二通孔的孔径大于所述第三通孔的孔径。

7.如权利要求4所述的带电粒子束二维分布监测方法，其特征在于，所述第一通孔、所述第三通孔和所述第四通孔为金属化孔。

8.一种带电粒子束二维分布监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将如权利要求1-7任一项所述的监测装置放入真空腔中，并对所述真空腔抽真空至预定真空度；

2)所述监测装置沿竖直方向扫描所述真空腔，在扫描过程中所述测量电极收集所述带电粒子的电信号，并将所述电信号传输给所述数据处理模块；

3)所述数据处理模块记录监测到电信号的所述测量电极的实时位置和电信号的强度；

4)在扫描结束时，所述数据处理模块显示所有在扫描过程中监测到电信号的所述测量电极的位置信息和束流的流强，从而得到所述带电粒子束的二维分布图像。

9.如权利要求8所述的带电粒子束二维分布监测方法，其特征在于，所述扫描过程为连续扫描，即所述监测装置匀速移动，至预设时间完成扫描；或所述扫描过程为步进扫描，即所述监测装置以恒定的步长移动，移动预定次数后完成扫描。