[發明專利]帶電粒子束加工設備掃描系統校準標定方法

有效

• 申請號: 202010054001.X
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111261313B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 黃小東;韋壽祺;費翔;張彤;董陽;黃國華;梁祖明;郭文明;唐強
• 申請（專利權）人: 桂林獅達技術股份有限公司
• 主分類號: G21K1/093
• 分類號: G21K1/093
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

本發明公開了一種帶電粒子束加工設備掃描系統校準標定方法，首先建立n相繞組勵磁電流指令與帶電粒子束在工作平面上對應相繞組掃描軸線上相位移的關系，建立帶電粒子束在工作平面上合位移與理想相位移的一一對應關系；并獲得n相繞組掃描軸線的夾角；然后根據夾角把合位移的理想n相繞組掃描軸線上相位移校正成n相繞組掃描軸線上相位移；最后根據相勵磁電流指令與相位移的關系、合位移與n相繞組掃描軸線上相位移的關系，建立在工作平面上帶電粒子束掃描點坐標與n相繞組勵磁電流指令的對應關系，完成校準標定工作，掃描系統將按照校準標定數據精確控制帶電粒子束掃描軌跡。

技術領域

本發明涉及帶電粒子束加工設備技術領域，更具體的說是涉及一種帶電粒子束加工設備掃描系統校準標定方法。

背景技術

帶電粒子束加工設備常采用磁掃描裝置控制粒子束在二維平面上移動。磁掃描裝置呈軸對稱結構，主要由鐵磁框架和繞組組成。在粉末床電子束增材制造等要求大廣角精確掃描設備中，磁掃描裝置繞組量化分布使其內部磁感應強度分布不均勻因素造成帶電粒子束的附加散焦作用較嚴重，依靠聚焦電流補償難以實現有效的消像散。實踐證明多相掃描裝置內部磁感應強度均勻性優于常規兩相繞組掃描裝置。此外從驅動電路角度看，在每相勵磁電流值域相同時，多相掃描裝置掃描區域更大，有利于拓展掃描裝置的工作寬頻。因此在需要大廣角精確掃描的帶電粒子束加工設備中，采用多相掃描裝置更為有利。

影響掃描系統掃描精度的主要因素包括：掃描裝置的驅動電路存在死區等非線性造成電流控制指令與輸出勵磁電流不成比例變化，以及掃描裝置繞組繞制的工藝誤差造成相繞組軸線非對稱分布，另外多相繞組掃描裝置合勵磁電流的不同分解方式由鐵磁磁路的非線性會造成掃描位置的誤差及附加散焦校正數值的不確定性。掃描系統勵磁電流指令與帶電粒子束位移間數值關系較為復雜，給校準標定工作帶來不少的困難。

因此，如何實現掃描系統尤其是多相掃描裝置快速精準地校準標定是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種帶電粒子束加工設備掃描系統校準標定方法，快速有效地建立帶電粒子束在工作平面上每一掃描點坐標與勵磁電流指令的對應關系，使得掃描系統實現精確掃描。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

掃描裝置為n(n為不小于2的整數)相繞組，調節所述掃描裝置的位置，使得在加工平面上所述掃描裝置的第1相繞組掃描軸線與直角坐標系的x軸重合，按反時針依次定義所述掃描裝置上所述第1相、第2、…、第n相繞組的相序號，所述第1相、第2、…、第n相繞組掃描軸線與所述x軸的夾角分別為其中所述掃描裝置的繞組不通電時在工作平面上帶電粒子束的中心位置定義為帶電粒子束的原始位置，所述原始位置定義為所述工作平面上直角坐標系的原點(0，0)，所述掃描裝置的繞組通電時在工作平面上帶電粒子束中心位置的直角坐標(x，y)定義為所述帶電粒子束的掃描點坐標(x，y)，所述掃描點相對于所述原點的位移定義為所述帶電粒子束在所述工作平面上的合位移所述掃描裝置的理想n相繞組軸線呈對稱分布，定義所述第1相繞組掃描軸線、所述理想第1相繞組掃描軸線、x軸等三線重合，當n為奇數時，所述理想第1、理想第2、…、理想第n相繞組掃描軸線與x軸的夾角分別為當n為偶數時，所述理想第1、理想第2、理想第n相繞組掃描軸線與x軸的夾角分別為由于制造工藝制約，所述第i相繞組掃描軸線與x軸的夾角與所述理想第i相繞組掃描軸線與x軸的夾角存在偏差。定義第i(i＝1、2、…、n)相繞組勵磁電流指令為對應于所述勵磁電流指令在工作平面上帶電粒子束的中心在第i相繞組掃描軸線上偏離所述原始位置的位移定義為第i相繞組掃描軸線上相位移定義λ_i為第i相繞組相位移數據，第i相繞組掃描軸線與x軸的夾角為則j為單位虛數；定義理想第i相繞組勵磁電流指令為對應于所述勵磁電流指令在工作平面上帶電粒子束的中心在理想第i相繞組掃描軸線上偏離所述原始位置的位移定義為理想第i相繞組掃描軸線上相位移定義λ'_i為理想第i相繞組相位移數據，理想第i相繞組掃描軸線與x軸的夾角為則