[发明专利]带电粒子束加工设备聚焦系统校准标定方法

说明书

本发明提供了一种带电粒子束加工设备聚焦系统校准标定方法，通过建立带电粒子束扫描点合位移与扫描装置的理想n相绕组扫描轴线上相位移的一一对应关系、校正相绕组扫描线偏差、试验建立相绕组相位移数据与相绕组励磁电流的数学关系，推导出扫描点坐标与n相绕组励磁电流指令的数学模型，由励磁电流指令数学模型控制特征扫描线的点扫描，获得点扫描对应的精确聚焦电流指令，建立特征扫描线上扫描点坐标与聚焦电流指令的数学模型，最后推导出扫描域内扫描点坐标与聚焦电流指令的数学模型，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，而聚焦系统将按照校准标定数据同步精确控制每个扫描点的聚焦。

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聚焦系统校准标定方法。

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设备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的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。

但是现有校正方法对于多相绕组扫描装置来说，电子束斑点中心对准试验板上特征点孔的操作复杂；另外在大广角偏转时，试验板上特征点孔与电子束轴线严重不同轴，势必造成较大的试验误差；多相绕组扫描装置合励磁电流与各相励磁电流不存在一一对应关系，合励磁电流不同的分解方式由于铁磁磁路的非线性，将造成扫描位置与消像散聚焦电流补偿数值的不确定性。总之，多相绕组扫描装置的聚焦系统的补偿问题更为复杂，难度更大。

因此，如何实现扫描系统，特别是多相扫描装置的扫描场中各扫描点的消像散聚焦电流补偿数值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聚焦系统校准标定方法，快速有效地建立带电粒子束在工作平面上每一扫描点的精确聚焦电流值，实现带电粒子束扫描过程的消像散。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：