[发明专利]用于在增材制造中表征电子束的方法和装置

说明书

一种用于检测从基板表面辐射出的X射线的装置，所述装置包括至少一个X射线检测器、解析器光栅以及调制器光栅，具有朝向所述X射线检测器的至少一个开口的所述解析器光栅被布置在所述X射线检测器前面。在所述解析器光栅与所述基板之间，所述调制器光栅被提供在与所述解析器光栅和所述基板相距为预定距离处，其中所述调制器光栅在至少第一方向上具有多个开口，其中利用所述调制器光栅和解析器光栅，对来自所述表面的所述x射线进行空间调制。

技术领域

本发明涉及一种用于表征电子束的改进的方法。

背景技术

自由成型制作（freeform fabrication）或增材制造（additive manufacturing）是一种用于通过对被施加到工作板的粉末层的所选部分连续（successive）熔合来形成三维物件（article）的方法。在美国专利第7,713,454号中公开了根据这种技术的方法和设备。

这样的设备可以包括：工作台，在该工作台上，要形成三维物件；粉末撒布器（dispenser），被布置成在工作台上敷设薄的粉末层，用于形成粉末床；能量束源，用于把能量束斑（spot）递送到粉末，由此发生粉末的熔合；单元（element），用于在粉末床之上控制能量束斑，以通过熔合粉末床的各部分来形成三维物件的截面；以及控制计算机，在所述控制计算机中存储关于三维物件的连贯的（consecutive）截面的信息。通过连贯地熔合由粉末撒布器连续敷设的粉末层的连贯形成的截面来形成三维物件。

为了在特定位置处熔化粉末材料，需要准确地控制能量束，比如控制偏转速度、位置和形状。

当前，使用金属的发光（glow）对电子束进行光学校准。这样的校准方法有数个缺陷。首先，由于需要花费一些时间才能使金属开始发光，所以这样的校准方法是耗时的。其次，为了使金属开始发光要求相对高的射束功率。第三，已经发光的金属可能在局部受到损坏，或者至少在局部已改变其材料特性。最后，用于校准的光学装备可能在校准过程期间或者在稍后的过程步骤中被金属化。此外，在材料的发光与电子束的功率之间不存在直接明了的关系。

因此，在本领域内需要一种用于对电子束的特性进行校准和/或验证的简单并且高效的方法。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于对电子束进行校准/验证的方法，该方法消除或者至少减少上面提及的问题。上面提及的目的是经由在本文的权利要求书中引述的特征而实现的。

在本发明的第一方面中，提供了一种用于对电子束进行校准的方法，所述方法包括以下步骤：在至少一个X射线检测器前面，布置具有至少一个开口的有图案的孔径解析器（patterned aperture resolver），其中所述至少一个开口正朝向所述至少一个X射线检测器；在有图案的孔径解析器与基板之间，并且在与有图案的孔径解析器和基板相距为预定距离处，布置有图案的孔径调制器（patterned aperture modulator），其中所述有图案的孔径调制器在至少第一方向上具有多个开口；在基板上在至少第一方向上扫描电子束，用于生成要由所述至少一个X射线检测器接收的X射线；利用有图案的孔径调制器和有图案的孔径解析器，检测通过所述扫描电子束而产生的从所述表面发出的X射线，其中通过利用用于控制电子束的设定对来自检测器的X射线信号的强度调制进行映射，实现电子束的位置、尺寸和形状的映射图（map）；如果电子束的形状和/或尺寸正与相对应的参考射束形状和/或参考射束尺寸偏差超出预定数值，则调节用于控制电子束的设定；以及重复步骤c-e，直到电子束的形状和/或尺寸与参考射束形状和/或参考射束尺寸的偏差小于预定数值。

这种方法的示例性优点在于，可以在任何时刻执行电子束的校准。在校准功率是可能过高还是可能过低方面，可以没有限制，因为扫描速度可以足够高，以不影响X射线正从其发出的材料表面。另一优点在于，这种校准方法对于可能的材料沉积可能不敏感，因为可以通过在检测器前面的适当的屏蔽板来收集所述沉积。