[发明专利]电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法及系统

权利要求书

1.电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤1、在真空工作室(7)内放置金属试件(9)，金属试件(9)的上表面与希望电子束聚焦于某高度平面平齐；

步骤2、设定聚焦电流的最小值I_fmin、最大值I_fmax和离散变化步距δ_f；

步骤3、以离散变化步距δ_f为步长，将聚焦电流由最小值I_fmin离散线性变化到最大值I_fmax，记录每一离散点的聚焦电流值I_f及其对应的二次电子信号值I_e，并获得本次渐大离散变化过程中的最大二次电子信号值I_emax+所对应的聚焦电流值I_f0+；

步骤4、以离散变化步距δ_f为步长，将聚焦电流由最大值I_fmax离散线性变化到最小值I_fmin，记录每一离散点的聚焦电流值I_f及其对应的二次电子信号值I_e，并获得本次渐小离散变化过程中的最大二次电子信号值I_emax-所对应的聚焦电流值I_f0-；

步骤5、根据步骤3所获得的聚焦电流值I_f0+和步骤4所获得的聚焦电流值I_f0+，计算确定电子束聚焦于金属试件9表面上的聚焦电流值I_f0，即

If0=If0-+If0+2;]]>

步骤6、将步骤5所计算出的聚焦电流值I_f0作为聚焦电流设定值，通过调节聚焦电源(3)，使得聚焦实际工作电流稳定于此值。

2.根据权利要求1所述的电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法，其特征是，步骤2中，设定的聚焦电流的离散变化步距δ_f为1个聚焦电流数字设定最小分辨率值。

3.根据权利要求1所述的电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法，其特征是，在步骤3的渐大离散变化过程中和步骤4的渐小离散变化过程中，通过闭环控制，使得加速电压始终稳定于设定的试验加速电压值U_a且电子束流稳定于设定的试验电子束流值I_b。

4.根据权利要求3所述的电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法，其特征是，试验加速电压值U_a按工作电压要求进行设定；试验电子束流值I_b的取值范围0.05～5mA。

5.根据权利要求1所述的电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法，其特征是，在步骤3的渐大离散变化过程中和步骤4的渐小离散变化过程中，电子束斑点在金属试件(9)表面上环绕原始位置以设定的扫描频率，进行半径R的圆扫描。

6.根据权利要求5所述的电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法，其特征是，电子束的扫描频率的取值范围10～1000H_z；电子束的扫描半径R的取值范围2～10mm。

7.实现权利要求1所述自动整定方法的电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定系统，其特征是，由中央控制单元(1)、电子束发生器电源(2)、聚焦电源(3)、偏扫电源(4)、变送器(5)、电子枪(6)、真空工作室(7)和二次电子收集器(8)组成；

中央控制单元(1)用于承担整台设备的控制与监测，对电子束加工设备运行参数具有数字设定和数字采样功能，并运行权利要求1所述的电子束加工设备工件表面聚焦电流自动整定方法；

电子束发生器电源(2)接受中央控制单元(1)控制，并提供电子束发生器(61)的驱动电源；

聚焦电源(3)接受中央控制单元(1)控制，并提供聚焦装置(62)中聚焦绕组的驱动电源；

偏扫电源(4)接受中央控制单元(1)控制，并提供偏扫装置(63)中x偏扫绕组和y偏扫绕组的驱动电源；

变送器(5)接受二次电子收集器(8)信号，并通过整形放大送达中央控制单元(1)；

电子枪(6)为产生电子束的装置，在电子枪(6)中由上到下依次同轴分布电子束发生器(61)、聚焦装置(62)和偏扫装置(63)；

真空工作室(7)位于电子枪(6)的正下方；

二次电子收集器(8)安装在真空工作室(7)内部，电子束入口处；二次电子收集器(8)接收电子束扫描过程产生的二次电子信息；

金属试件(9)放置在真空工作室(7)内电子束入口正下方，金属试件(9)上表面与希望电子束聚焦于某高度平面平齐。