[实用新型]离子注入机磁分析系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及晶片的离子注入技术领域，尤其是离子注入过程的离子分选技术领域。

背景技术

在离子注入机中，离子源通过放电所产生的离子是多种离子的混合离子。而注入到晶片中的离子要求单一纯净的离子，因此必须将所需要的离子种类分选出来。其分选原理是利用洛仑兹力，即带电粒子在恒定磁场(B)中的运动轨迹(R)与带电粒子质量(m)、带电粒子能量(E)以及电荷数的满足关系式BR＝144.5*(mE)^0.5/q。磁分析器中磁场B与产生磁场的线圈的匝数N以及流过线圈的电流I成正比即：B∝IN。

注入束流的稳定性及束流的纯度与磁场B的稳定性及精度密切相关。

在过去的离子注入机中，磁场的稳定是通过稳定通过磁线包的电流来间接的实现的。但是由于要求电源的功率越来越大，电流越来越大，大电流取样电阻的精度由于温度的影响已经不能满足现代的离子注入机对分析磁场B的稳定性及精度的要求。这就要求有更好的离子分选技术来替代现有的稳流型磁分析器来达到更好的离子注入束流的稳定性及束流的纯度。

发明内容

本实用新型的发明目的为提供一种使离子注入束流稳定性好及束流纯度高的离子注入机磁分析系统。

实现上述发明目的的技术方案如下：

一种离子注入机磁分析系统包括大功率开关电源，霍尔放大器，电源控制器和磁分析器，其中：

所述电源控制器将主控计算机设定的磁分析器所需的磁场数字信号转化成模拟信号送到大功率开关电源的磁场控制端；

所述大功率开关电源接受控制器给出的模拟控制信号后，输出一定的电压到磁分析器；

所述磁分析器的上、下线包中产生一定的电流，电流在磁分析器中产生一定的磁场；

置于分析器磁场中的霍尔探头将磁场量转化为一个微小的电压，并传送到霍尔放大器；

所述霍尔放大器将霍尔探头传来的电压放大后送到大功率开关电源的比较端，并于大功率开关电源控制端设定的磁场量比较；

所述大功率开关电源根据比较结果调整输出电压，使霍尔探头检测到的实际磁场与设定磁场一致。

所述霍尔放大器的高精度微信号器A1与霍尔探头连接，经放大器A2连接到大功率开关电源，在高精度为信号器A1与放大器A2之间连接有温度补偿A3。

大功率标准开关电源中主要有电流通道比较放大器U2、磁场通道比较放大器U1、脉宽调制器、高压大功率逆变器、输出整流滤波器、电流取样、电压取样。

大功率标准开关电源中电流通道比较放大器U2负输入端和磁场通道比较放大器U1正输入端之间连接有钳位二极管D3。

电源控制器4通过光纤与主控计算机进行通信，将主控计算机设定的磁分析器所需的磁场数字信号转化成0～5VDC的模拟信号送到大功率开关电源1的磁场控制端。大功率开关电源1接受控制器给出的0～5V的控制信号后，输出一定的电压，该电压在磁分析器6的上、下线包5中产生一定的电流，电流在磁分析器6中产生一定的磁场。置于磁分析器6的分析磁场区7的霍尔探头3检测到磁场，并将磁场量转化为一个微小的电压量，经过霍尔放大器2放大后送到大功率开关电源1的比较端与大功率开关电源1的磁场控制端设定的磁场量进行比较。如果检测到的实际磁场比设定磁场大，大功率开关电源1输出的电压降低，使电流减小，这样分析器磁场减小；如果检测到的实际磁场比设定磁场小，大功率开关电源1输出的电压上升，使电流减增大，这样分析器磁场增大，这样的磁场闭环控制使磁场稳定。所以离子注入束流稳定性好及束流纯度高。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型具体实施例的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1和图2所示，一种离子注入机磁分析系统，包括：大功率标准开关电源1，钳位二极管D3，霍尔放大器2，霍尔探头3，电源控制器4和磁分析器6组成。大功率标准开关电源1中主要有电流通道比较放大器U2、磁场通道比较放大器U1、脉宽调制器、高压大功率逆变器、输出整流滤波器、电流取样、电压取样。霍尔放大器2主要有高精度微信号器A1、放大器A2、温度补偿A3。磁分析器内具有产生感应电流的上、下线包5，霍尔探头3是宽范围高精度线性霍尔传感器，置于磁分析器分析磁场区7。电源控制器4主要有CPU、A/D、D/A、光/电转换等器件。

当控制器4经D/A输出的磁场设定值(0～5VDC对应0～磁分析器的最大磁场Bmax)同时加到大功率标准开关电源1的电流通道比较放大器U2、磁场通道比较放大器U1的负输入端，在起初阶段由于磁滞效应，磁场的建立滞后于电流，电流取样反馈到电流通道比较放大器U2的+端，U2的而使大功率标准开关电源1的输出为稳流模式，由于钳位二极管D3的钳位作用，输出电流是随着磁场的慢慢建立而缓慢上升，而且由于D3的钳位作用，即使出现霍尔探头3不在磁区内的磁场通道处于开环时，电源输出不会出现失控，当检测不到磁场时，电源的电流输出不会因设置过高的值而输出过大的电流，在这种情况下电源输出电流被D3钳位在一个低值(0.6～0.7/5*Imax)。当磁场不小于设定值时，磁场通道比较放大器U1输出由-变+，二极管D1导通，使输出电流下降，此时设定的电流值不小于反馈回来的电流值，使得电流通道比较放大器U2的输出为负，二极管D2截止。此时大功率标准开关电源1自动进入稳定磁场模式。