[发明专利]电子束斑标定装置和方法

说明书

本申请提出一种电子束斑标定装置和方法，装置包括：电子束发生装置、信号采集装置、标定板、真空室和计算机设备。该装置基于计算机设备和信号采集装置的结构，通过计算机设备控制电子束发生装置产生和驱使电子束按照预设轨迹扫描标定板产生过程信号，利用信号采集装置实时采集过程信号，利用计算机设备对过程信号进行处理，确定电子束位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，根据位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，调整电子束发生装置的位置状态矩阵、像散状态矩阵和聚焦状态矩阵，与传统的基于肉眼观察和基于成像的标定方式相比，避免了因视角倾斜导致的图像畸变的影响，具有较高的可靠性高和精度，同时大幅提高了标定效率。

技术领域

本申请涉及电子束加工领域，尤其涉及一种电子束斑标定装置和方法。

背景技术

以电子束为高能热源的电子束增材制造技术，近年来受到极大的关注和发展，但是成形精度始终是限制其发展的重要因素。电子束品质影响成形的精度和质量，对于电子束增材制造工艺的意义重大。

目前，对电子束的标定方法主要有基于肉眼观察的方式和基于成像的标定方式。但是这两种标定方法容易受到视角的影响，使得标定误差较大，此外还存在可靠性不足、标定效率低的问题。

发明内容

本申请提出一种电子束斑标定装置和方法，用于解决相关技术中标定方法存在可靠性不足、标定精度低、标定效率低的问题。

本申请一方面实施例提出了一种电子束斑标定装置，包括：电子束发生装置、信号采集装置、标定板、真空室和计算机设备；

所述电子束发生装置，用于产生电子束并控制所述电子束的像散、聚焦和偏转；

所述计算机，用于控制所述电子束发生装置产生和驱使所述电子束按照预设轨迹扫描所述标定板产生过程信号，所述过程信号是所述电子束扫描所述标定板的过程中产生的信号；

所述信号采集装置，用于实时采集所述过程信号，包括信号传感器，所述信号传感器采集所述过程信号；信号放大器，所述信号放大器连接所述信号传感器，用于放大信号；AD采集卡，所述AD采集卡连接信号放大器采集过程信号。

所述计算机，还用于根据所述过程信号，计算标定点处电子束的位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，并根据所述位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，调整所述电子束发生装置的位置状态矩阵、像散状态矩阵和聚焦状态矩阵。

本申请实施例的电子束斑标定装置，基于计算机设备和信号采集装置的结构，通过计算机设备控制电子束发生装置产生并驱使电子束按照预设轨迹扫描标定板产生过程信号，并利用信号采集装置实时采集过程信号，利用计算机设备对过程信号进行处理，确定电子束位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，根据位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，调整位置状态矩阵、像散状态矩阵和聚焦状态矩阵，与传统的基于肉眼观察和基于成像的标定方式相比，避免因视角倾斜导致的图像畸变的影响，具有较高的可靠性高和精度，同时大幅提高了电子束斑标定速度。

在本申请一方面实施例一种可能的实现方式中，所述过程信号为二次电子信号、背散射电子信号或x射线信号。对应地，所述信号传感器为二次电子传感器、背散射电子传感器或x射线传感器。

在本申请一方面实施例一种可能的实现方式中，所述信号传感器为二次电子传感器，且所述二次电子探测器的材质为导电材料。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，所述标定板为一块平板，具有至少一个标定点，且所述标定点的特征由几何结构或材料差异构成。

在本申请一方面实施例一种可能的实现方式中，所述标定板上具有M×M阵列的标定点特征，其中，M为正整数。

在本申请一方面实施例一种可能的实现方式中，所述标定板为具有阵列十字槽特征的金属平板，且四个槽道的宽度相等，相邻十字槽中心的距离相等。