[发明专利]带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法

说明书

本发明公开了一种带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法，首先建立n相绕组励磁电流指令与带电粒子束在工作平面上对应相绕组扫描轴线上相位移的关系，建立带电粒子束在工作平面上合位移与理想相位移的一一对应关系；并获得n相绕组扫描轴线的夹角；然后根据夹角把合位移的理想n相绕组扫描轴线上相位移校正成n相绕组扫描轴线上相位移；最后根据相励磁电流指令与相位移的关系、合位移与n相绕组扫描轴线上相位移的关系，建立在工作平面上带电粒子束扫描点坐标与n相绕组励磁电流指令的对应关系，完成校准标定工作，扫描系统将按照校准标定数据精确控制带电粒子束扫描轨迹。

技术领域

本发明涉及带电粒子束加工设备技术领域，更具体的说是涉及一种带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法。

背景技术

带电粒子束加工设备常采用磁扫描装置控制粒子束在二维平面上移动。磁扫描装置呈轴对称结构，主要由铁磁框架和绕组组成。在粉末床电子束增材制造等要求大广角精确扫描设备中，磁扫描装置绕组量化分布使其内部磁感应强度分布不均匀因素造成带电粒子束的附加散焦作用较严重，依靠聚焦电流补偿难以实现有效的消像散。实践证明多相扫描装置内部磁感应强度均匀性优于常规两相绕组扫描装置。此外从驱动电路角度看，在每相励磁电流值域相同时，多相扫描装置扫描区域更大，有利于拓展扫描装置的工作宽频。因此在需要大广角精确扫描的带电粒子束加工设备中，采用多相扫描装置更为有利。

影响扫描系统扫描精度的主要因素包括：扫描装置的驱动电路存在死区等非线性造成电流控制指令与输出励磁电流不成比例变化，以及扫描装置绕组绕制的工艺误差造成相绕组轴线非对称分布，另外多相绕组扫描装置合励磁电流的不同分解方式由铁磁磁路的非线性会造成扫描位置的误差及附加散焦校正数值的不确定性。扫描系统励磁电流指令与带电粒子束位移间数值关系较为复杂，给校准标定工作带来不少的困难。

因此，如何实现扫描系统尤其是多相扫描装置快速精准地校准标定是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法，快速有效地建立带电粒子束在工作平面上每一扫描点坐标与励磁电流指令的对应关系，使得扫描系统实现精确扫描。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

扫描装置为n(n为不小于2的整数)相绕组，调节所述扫描装置的位置，使得在加工平面上所述扫描装置的第1相绕组扫描轴线与直角坐标系的x轴重合，按反时针依次定义所述扫描装置上所述第1相、第2、…、第n相绕组的相序号，所述第1相、第2、…、第n相绕组扫描轴线与所述x轴的夹角分别为其中所述扫描装置的绕组不通电时在工作平面上带电粒子束的中心位置定义为带电粒子束的原始位置，所述原始位置定义为所述工作平面上直角坐标系的原点(0，0)，所述扫描装置的绕组通电时在工作平面上带电粒子束中心位置的直角坐标(x，y)定义为所述带电粒子束的扫描点坐标(x，y)，所述扫描点相对于所述原点的位移定义为所述带电粒子束在所述工作平面上的合位移所述扫描装置的理想n相绕组轴线呈对称分布，定义所述第1相绕组扫描轴线、所述理想第1相绕组扫描轴线、x轴等三线重合，当n为奇数时，所述理想第1、理想第2、…、理想第n相绕组扫描轴线与x轴的夹角分别为当n为偶数时，所述理想第1、理想第2、理想第n相绕组扫描轴线与x轴的夹角分别为由于制造工艺制约，所述第i相绕组扫描轴线与x轴的夹角与所述理想第i相绕组扫描轴线与x轴的夹角存在偏差。定义第i(i＝1、2、…、n)相绕组励磁电流指令为对应于所述励磁电流指令在工作平面上带电粒子束的中心在第i相绕组扫描轴线上偏离所述原始位置的位移定义为第i相绕组扫描轴线上相位移定义λ_i为第i相绕组相位移数据，第i相绕组扫描轴线与x轴的夹角为则j为单位虚数；定义理想第i相绕组励磁电流指令为对应于所述励磁电流指令在工作平面上带电粒子束的中心在理想第i相绕组扫描轴线上偏离所述原始位置的位移定义为理想第i相绕组扫描轴线上相位移定义λ'_i为理想第i相绕组相位移数据，理想第i相绕组扫描轴线与x轴的夹角为则