設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置及其測量方法
2023-04-27 15:28:41
專利名稱：設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置及其測量方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，具體涉及一種測量裝置及其測量方法。
背景技術：
在大量電子束相關的應用中，電子束聚焦束斑的尺寸對系統的性能有著重要影響。因此準確測量電子束束斑尺寸是十分必要的。目前低能電子束束斑尺寸的測量主要通過螢光屏、細縫、探絲、刀口等直接測量方式。在微米級束斑測量中，螢光屏法因為存在「暈光效應」等不足，不易應用；而雙刀口法是最為廣泛應用的一種直接測量方式，並被廣泛應用在亞微米級束斑的測量中。雙刀口法實施方式如圖1所示，其中輔助偏轉系統1、刀口 2、待測電子束3、法拉第筒4、電流測量系統5。輔助偏轉系統1控制待測電子束3勻速掃過刀口 2，電流測量系統5 測量法拉第筒4收集的電流。上述設計方法，存在刀口散射產生的測量誤差、提高了實施難度等問題。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，解決以上技術問題。本發明的另一目的在於，提供一種設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量方法， 解決以上技術問題。本發明所解決的技術問題可以採用以下技術方案來實現設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，包括一輔助偏轉系統、一法拉第筒、 一與所述法拉第筒連接的電流測量系統，其特徵在於，所述輔助偏轉系統與所述法拉第筒之間設有一輔助法拉第筒，所述輔助法拉第筒上設有一豎直的通孔，所述通孔將所述輔助法拉第筒分割成左右兩部分，左右兩部分的所述輔助法拉第筒分別連接所述電流測量系統；所述通孔的底部設有一朝向所述通孔頂部的截頭圓錐形攔截筒，所述攔截筒中空，所述攔截筒上窄下寬。本發明採用輔助法拉第筒代替了原有的雙刀口法測量中的刀口，與雙刀口法比較，由於攔截筒為截頭圓錐形，因此本發明可以有效減少刀口散射產生的測量誤差，且實施簡單方便。所述攔截筒的中線與所述法拉第筒的入口中線重合。以便更好的把電子束均勻的攔截入法拉第筒中。所述攔截筒的頂部不高於所述輔助法拉第筒的頂部。以便電子束首先進入通孔， 然後穿過攔截筒。所述通孔頂部的直徑大於所述攔截筒頂部的直徑。以便電子束射入通孔後，通過攔截筒進行均勻攔截，進入下方的法拉第筒中。
所述通孔的頂部設有一圈傾斜的擋板，所述擋板設置在所述輔助法拉第筒內，且所述擋板的傾斜度與所述攔截筒的橫截面的底角相等。設置擋板後以便進一步減少散射， 減少測量誤差。設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量方法，其特徵在於，包括如下步驟1)使用輔助偏轉系統控制電子束均勻掃過輔助法拉第筒的攔截筒、法拉第筒的入口，電流測量系統分別記錄輔助法拉第筒和法拉第筒上的電流；2)電流測量系統測得輔助法拉第筒的電流波形，並對電流波形進行一次微分，確定脈寬時間At ；3)電流測量系統測得法拉第筒的電流波形，確定相對尺寸比例T ；4)輔助法拉第筒上的攔截筒頂部的直徑為寬度W ；5)計算束斑尺寸Bj =爐x|。有益效果由於採用上述技術方案，本發明的測量裝置和測量方法可以有效減少刀口散射產生的測量誤差，且實施簡單方便。
圖1為現有的雙刀口法測量裝置的結構示意圖；圖2為本發明的結構示意圖；圖3為輔助法拉第筒的結構示意圖；圖4為電流測量系統測得的電流波形示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發明。參照圖2、圖3，設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，包括一輔助偏轉系統1、一法拉第筒4、一與法拉第筒4連接的電流測量系統5，輔助偏轉系統1與法拉第筒4 之間設有一輔助法拉第筒6，輔助法拉第筒6上設有一豎直的通孔，通孔將輔助法拉第筒6 分割成左右兩部分，左右兩部分的輔助法拉第筒6分別連接電流測量系統5。通孔的底部設有一朝向通孔頂部的截頭圓錐形攔截筒61，攔截筒61中空，攔截筒61上窄下寬。本發明採用輔助法拉第筒代替了原有的雙刀口法測量中的刀口，與雙刀口法比較，由於攔截筒61為截頭圓錐形，因此本發明可以有效減少刀口散射產生的測量誤差，且實施簡單方便。攔截筒61的中線與法拉第筒4的入口中線重合。以便更好的把電子束均勻的攔截入法拉第筒中。參照圖3，攔截筒61的頂部不高於所輔助法拉第筒6的頂部。以便電子束首先進入通孔，然後穿過攔截筒61。通孔頂部的直徑大於攔截筒61頂部的直徑。以便電子束射入通孔後，通過攔截筒 61進行均勻攔截，進入下方的法拉第筒中。通孔的頂部設有一圈傾斜的擋板62，擋板62設置在輔助法拉第筒6內，且擋板62 的傾斜度與攔截筒61的橫截面的底角相等。設置擋板62後以便進一步減少散射，減少測量誤差。設有雙法拉第筒4的電子束束斑尺寸測量方法，包括如下步驟1)使用輔助偏轉系統1控制電子束均勻掃過輔助法拉第筒6的攔截筒61、法拉第筒4的入口，電流測量系統5分別記錄輔助法拉第筒6和法拉第筒4上的電流。2)電流測量系統5測得輔助法拉第筒6的電流波形，並對電流波形進行一次微分， 確定脈寬時間At。3)電流測量系統5測得法拉第筒4的電流波形，確定相對尺寸比例T。4)輔助法拉第筒6上的攔截筒61頂部的直徑為寬度W。5)計算束斑尺寸Bj =爐x|。參照圖4，最上方的電流波形圖為電流測量系統5測得的法拉第筒4的電流波形。 法拉第筒4的電流波形下方分別為電流測量系統5測得的輔助法拉第筒6的左右兩部分的電流波形。對左右兩部分的電流波形進行一次微分後，得到下方的兩個微分後的電流波形。 電流波形的脈寬時間均為At。法拉第筒4的電流波形的時間即為T。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，包括一輔助偏轉系統、一法拉第筒、一與所述法拉第筒連接的電流測量系統，其特徵在於，所述輔助偏轉系統與所述法拉第筒之間設有一輔助法拉第筒，所述輔助法拉第筒上設有一豎直的通孔，所述通孔將所述輔助法拉第筒分割成左右兩部分，左右兩部分的所述輔助法拉第筒分別連接所述電流測量系統；所述通孔的底部設有一朝向所述通孔頂部的截頭圓錐形攔截筒，所述攔截筒中空，所述攔截筒上窄下寬。
2.根據權利要求1所述的設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，其特徵在於 所述攔截筒的中線與所述法拉第筒的入口中線重合。
3.根據權利要求1或2所述的設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，其特徵在於所述攔截筒的頂部不高於所述輔助法拉第筒的頂部。
4.根據權利要求3所述的設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，其特徵在於 所述通孔頂部的直徑大於所述攔截筒頂部的直徑。
5.根據權利要求4所述的設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，其特徵在於 所述通孔的頂部設有一圈傾斜的擋板，所述擋板設置在所述輔助法拉第筒內，且所述擋板的傾斜度與所述攔截筒的橫截面的底角相等。
6.設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量方法，其特徵在於，包括如下步驟1)使用輔助偏轉系統控制電子束均勻掃過輔助法拉第筒的攔截筒、法拉第筒的入口， 電流測量系統分別記錄輔助法拉第筒和法拉第筒上的電流；2)電流測量系統測得輔助法拉第筒的電流波形，並對電流波形進行一次微分，確定脈寬時間At ；3)電流測量系統測得法拉第筒的電流波形，確定相對尺寸比例T；4)輔助法拉第筒上的攔截筒頂部的直徑為寬度W;5)計算束斑尺寸B=爐X^。
全文摘要
本發明涉及電子技術領域，具體涉及一種測量裝置。設有雙法拉第筒的電子束束斑尺寸測量裝置，包括輔助偏轉系統、法拉第筒、與法拉第筒連接的電流測量系統，輔助偏轉系統與法拉第筒之間設有輔助法拉第筒，輔助法拉第筒上設有豎直的通孔，通孔將輔助法拉第筒分割成左右兩部分，左右兩部分的輔助法拉第筒分別連接電流測量系統。通孔的底部設有一朝向通孔頂部的截頭圓錐形攔截筒，攔截筒中空，攔截筒上窄下寬。由於採用上述技術方案，本發明的測量裝置和測量方法可以有效減少刀口散射產生的測量誤差，且實施簡單方便。
文檔編號G01B7/00GK102435128SQ20111025732
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者夏忠平, 張學淵, 趙健, 鍾偉傑 申請人:上海顯恆光電科技股份有限公司