[發明專利]用于分析帶電粒子束的密度的裝置和方法

無效

• 申請號: 201110463322.6
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102608395A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: P·J·奧旺
• 申請（專利權）人: 高級冶金技術公司
• 主分類號: G01R19/08
• 分類號: G01R19/08;G01B7/00;G01T1/29
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉敏

技術領域

本發明涉及一種測量儀器的領域，特別是用于測量離子束或電子束的直徑和形狀的儀器的領域，尤其是在工具例如離子注入機或用于通過電子束焊接的儀器中。

背景技術

電子束機器具有各種各樣的應用，特別是應用在焊接、表面修飾、X射線產生、電子束制版、電子顯微術領域以及還在很多其他領域中。這些應用不適合于聚焦的精確控制需要和束對準的需要以及確定電子束中能量分布的特殊需要。

如果束的能量分布可以被控制并精確地知道，那么可復制的電子束產生就可以獨立于機器或操作者進行。用于調節能量分布的常規方法基于在次級靶上目測調節所述束的焊接專業操作者的專有技術。操作者注視所發出的光的輻射的強度，而不是直接測量束的能量分布。該古老的方法本身是不精確的，苛求有經驗的操作者和精確的判斷以實現束的準確聚焦。明顯地，每個操作者可以根據由他所見進行的解釋有區域別地調節參數。

有關的電流密度被許多變量影響，如電極的形狀、聚集的調節、發射距離、電流的值、加速張力(tension?d’accélération)、真空的水平和電極的對準。這些參數的變化可以造成束的電流密度分布的變化，這可以對焊接的焊透、焊縫的寬度和由電子束所焊接的物體的表面質量具有顯著的影響。

用于調節束的常規方法不是完全令人滿意的。已開發了各種儀器以確定電子束或離子束的各種特征，例如束的組態、直徑、最大能量、束的寬度、電流密度等。在不同的儀器中，有轉動絲探測器(sonde?àfil?tournant)、銷釘孔裝置(dispositif?àtrou?épingle)、改進的法拉第籠、改進或改善的法拉第籠、轉動的有裂縫的雙盤掃描儀。

這些定量診斷部件旨在更好地確定電流密度的分布，并因此通過該偏差更好地控制束的聚焦的條件。為了獲得電子束的電流密度的最真實的圖像，所述束理想地應當處于停頓而不是從分析工具上面掃描(該掃描可以與轉動絲類型的工具和改進的或改善的法拉第籠一起使用)。

發明內容

本發明的目標在于提出一種用于分析帶電粒子束，尤其是電子束或離子束的裝置和方法，其使得能夠確定束的截面中的電流密度的分布，和因此確定功率的分布。此外，本發明的目標在于提出一種不使用斷層X線攝影重構(reconstruction?tomographique)的解決方案。

根據本發明的第一目標，用于分析帶電粒子入射束的電流密度的這種裝置的特征在于：所述裝置包括一個活動靶，所述靶被布置以便在分析過程中在其中投射所述入射束；至少一個孔，其穿過該活動靶并且被布置以便當所述活動靶移動時每個孔按照各自的路徑經過所述束的截面，以及僅入射束的一部分通過所述孔穿過所述靶；和，用于測量所述部分的電流密度的部件。

優選地，該靶是圍繞軸線旋轉活動的；并且，每個孔的行程是在該軸線上定中心的圓弧。有利地，該靶包括至少一個標記孔，該標記孔的截面顯著不同于，優選地，兩倍于所述至少一個孔的截面。該靶可以包括數個孔，優選地，由孔經過的圓弧有規律地彼此徑向間隔開。由這些孔經過的圓弧也可以在中間區域中徑向地較接近而在所述中間區域兩側彼此徑向地較遠離。所述孔可以有規律地彼此成角度地間隔開，或不是如此。

優選地，用于測量所述部分的電流密度的部件包括至少一個法拉第籠。

該裝置還可以包括激勵靶，優選地，冷激勵靶。因而，該裝置可以包括用于使入射的待分析束向激勵靶的方向偏轉的部件。

根據本發明的第二目標，用于分析帶電粒子入射束的截面中的電流密度的方法的特征在于，所述方法包括以下步驟，用于：

-測量入射束的部分中的電流密度的譜圖(profil)，所述譜圖對應于所分析的截面中的至少一個行程；和

-從所述譜圖開始重構所述截面中的電流分布。

為了測量所述譜圖，使穿有至少一個孔的靶在束與用于測量部分中的電流密度測量的部件之間移動；并且每個部分是穿過這些孔之一的束的瞬時部分。

該靶可以是穿有至少一系列數個孔的圍繞軸線的轉動靶，優選地，所述孔相對于軸線徑向地和/或成角度地有規律分布，所述孔具有彼此相同的截面。有利地，該靶包括具有不同于其他孔的截面的截面的標記孔，以便在所分析的截面中所述標記孔的行程引起譜圖的異常，以便通過確保兩個異常出現在譜圖中來檢驗該分析是完整的。兩個相繼異常的出現可以被用于確定在該分析時靶的實際旋轉速度。

根據本發明的方法還包括以下步驟，用于：

-在所述靶(2)上定位所述束(F)，優選地，為弱電流的散焦的和非偏轉的束，所述靶(2)是轉動靶；然后，