[发明专利]一种电子束设备的自动聚焦装置及方法

说明书

本发明提供了一种电子束设备的自动聚焦装置，所述装置包括：发射单元，所述发射单元用于在第一高度，向能量测试仪的小孔发射第一电子束，所述能量测试仪生成第一能量曲线；其中，所述第一电子束的方向和所述小孔的中心处于同一中心线上；获取单元，所述获取单元用于根据所述第一能量曲线，获取所述第一能量的峰量值对应的电流值，作为第一最佳聚焦值，由此，避免电子束散射以及折射导致的测量不准确的问题，提高了测量精度。

技术领域

本发明涉及电子加工设备技术领域，具体涉及一种电子束设备的自动聚焦装置及方法。

背景技术

电子束是是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压(25-300kV)加速电场作用下被加速至很高的速度(0.3-0.7倍光速)，经透镜会聚作用后，形成密集的高速电子流，其具有高能量密度。

电子束焊接因具有高能量、高功率密度(104～108W/cm2)、不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小的优点而广泛应用于航空航天、原子能、国防及军工、汽车和电气电工仪表等众多行业。电子束焊接的基本原理是电子枪中的阴极由于直接或间接加热而发射电子，该电子在高压静电场的加速下再通过电磁场的聚焦就可以形成能量密度极高的电子束，用此电子束去轰击工件，巨大的动能转化为热能，使工件焊接处熔化，形成熔池，从而实现对工件的焊接。

聚焦电流是电子束焊接过程中一个非常重要的参数，调节聚焦电流可以控制电子束的焦点相对于工件的位置。焊接时，调节工艺参数时首先要确定焦点位置，再来调节束流品质和其他焊接参数，可见焦点对电子束焊接工艺的影响。

现有电子束聚焦系统分为以下两种：

1、手动找最佳聚焦电流，通过对电子束打在工件表面反射电子的明暗度，然后通过图像传感器(Charged Coupled Device，CCD)进行观察，找出最亮的反射点，记录当前的聚焦电流，以此作为最佳聚焦电流。此方法找出来的最佳聚焦电流值，很大程度上会受人眼的主观影响，结果不够准确。

2、通过传感器对电子束打在工件表面反射的电子进行监测接收，然后对接收结果进行放大比对计算，取其中的最大反射电子量对应的聚焦电流值，以此作为最佳聚焦电流。此方法较手动找焦点准确度有所提高，但是由于电子束在真空腔室内的散射以及可折射特性，会使位于真空室顶部的传感器接收到的值有一定波动误差，存在结果不够精确的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子束设备的自动聚焦装置及方法，用以解决现有的聚焦电流不够准确的问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电子束设备的自动聚焦装置，所述装置包括：

发射单元，所述发射单元用于在第一高度，向能量测试仪的小孔发射第一电子束，所述能量测试仪生成第一能量曲线；其中，所述第一电子束的方向和所述小孔的中心处于同一中心线上；

获取单元，所述获取单元用于根据所述第一能量曲线，获取所述第一能量的峰量值对应的电流值，作为第一最佳聚焦值。

优选的，所述发射单元还用于，在第一高度，向所述小孔发射第N电子束，所述能量测试仪生成第N能量曲线；其中，所述第N电子束的方向和所述小孔的中心处于同一中心线上；N为任一整数；

所述获取单元还用于，根据所述第N能量曲线，获取所述第N能量曲线的峰值对应的电流值，作为第N最佳聚焦值；

修正单元，所述修正单元用于根据所述第N最佳聚焦值对所述第一最佳聚焦值进行修正，获得最终的最佳聚焦值。

优选的，所述修正单元具体用于：

分别为所述第一最佳聚焦值和所述第N最佳聚焦值设置权重，根据各自得权重计算加权平均值，得到最终的最佳聚焦值。

优选的，所述修正单元具体用于：