Устройство для измерения яркости источников заряженных частиц

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЯРКОСТИ ИСТОЧНИКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ содержащее последовательно установленные по электронно-оптической оси электромагнитную юстирующую систему, соединенную с регулируемым источником питания, а также подвижные измерительные диафрагмы и регистрирующий приемник, отлнчающеес я тем, что, с целью повышения точности измерений, измерительные диафрагмы жестко соединены в блоки попарно соосно с различными калибровочными расстояниями между диафрагмами в каждой из пар. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, с целью сокращения времени измерений, диафрагм установлены на вращающемся основании симметрично относительно (О его оси.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1И

3(5l) Н 01 3 37 06

ИАТЕй14д П }(ця"- р::

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Вав4аетни

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

:(21) 3530709/18-21 (22) 27.12.82 (46} 15 ° 09.84. Бюл. Р 34 (72) С.А.Гарсюков, A.Ï.Áäóëåíêo и Л.Б.Розенфельд (53) 537.533.331 (088.8) (56) 1.0saki Kamigato, Focussing of

Electron Beam from Baised Electron

Gun. А Study ч1th Oxide ored Cathode as well as Tungsten Ha ir-Pin Filament,.- J.Appl.Phys, 1965, V 4, 9 8 р.6014.

2.Чоп Н.Hoffman, .Richtsstrahleverte und Кеппухойеп Von Electrouenstrahl Systemen hei 50-125 kV und

0,1-1,0 пА . — Optik, 1972, В 36, Н.4 S 494-509 {прототип). (54f(57) 1, УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЯРКОСТИ ИСТОЧНИКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ содержащее последовательно установ ленные по электронно-оптической оси электромагнитную юстнрующую систему, соединейную с регулируемым источником питания, а также подвижные изме. рительные диафрагмы и регистрирующий приемник, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности измерений, измерительные диафрагмы жестко соединены в блоки попарно соосно с различными калибровочными расстояниями между диафрагмами в каждой из пар.

2. Устройство по п.l, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени измерений, блоки диафрагм установлены на вращающемся основании симметрично относительно его оси.

1113859

Изобретение относится к устройст. вам .для измерения параметров источников заряженных частиц, в частности к устройствам для измерения электронной яркости источников заряженных частиц, используемых в электронно-лучевы:: приборах.

Известно устройство для измерения яркости источников заряженных частиц содержащее последовательно установленные на электронно-оптической оси измерительные диафрагмы и регистрирующий приемник C1J.

В данном устройстве определение яркости осуществляется измерением тока пучка, прошедшего через две диафрагмы при их последовательном выведении на электронно-оптическую ось по формуле

3L z„z .а

2 где 3 — — измеренный ток пучка, прошедший через две диафрагмы; г,,у — радиусы отверстий изме. рительных диафрагм;

- расстояние между измерительными диафрагмами.

Недостатком данного устройства яв. ляется невысокая точность определения электронной яркости при больших временных затратах на измерения. Это связано с тем, что точность определения электронной яркости зависит от соотношения следующих параметров: размера кроссовера, его положения относительно измерительных диафрагм, радиусов отверстий и расстояния между ними и определяется критерием гор ) Р (4 / ) tt Ф"g у радиус кроссоверау

1» l где у,р где А — расстояние от кроссове-. ра до ближайшей измерительной диафрагмы.

Проверка выполнения этого критерия требует применения специальной аппаратуры. Если этот критерий выполнен, то точность измерений яркости определяется классом используемой аппаратуры, точность измерения площадей отверстий в диафрагмах и расстояния между ними. В противном случае ошибка при й„- = 20 мкм, А 50 см, т„, » 40 мкм (.» 50 см составляет не менее ЗОВ, а при

25 см приближается к 100%. Такая большая ошибка не позволяет правильно определить оптимальные варианты конструкции источников заряженных частиц с максимальной яркостью. Это, в свою очередь, снижает производительность установок и разрешающую способность приборов, использующих . источники заряженных частиц.

Кроме того, для определения элек. тронной яркости в данном устройстве используются диафрагмы с малыми отверстиями — порядка 20 мкм и менее, при этом вывод с достаточной точностью второй диафрагмы на электронно-оптическую ось затруднен (составляет несколько часов), а при некоторых соотношениях размеров измерительной системы технически невозможен.

10 Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения яркости источников заряженных частиц, содержащее последовательно установленные

$5 на электронно-оптической оси электромагнитную юстирующую систему, соединенную с регулируемым источником питания, а также подвижные измерительные диафрагмы и регистрирующий приемник. Вывод диафрагм на электронно-оптическую ось в известном устройстве также осуществляется последовательно, однако для тонкой юстировки пучка заряженных частиц относительно измерительных диафрагм используется электромагнитная юстирующая система. Это позволяет несколько сократить время определе. ния яркости (,23.

Однако для измерения яркости источников заряженных частиц с учетом анализа зависимости яркости от ускоряющего напряжения, напряжения на управляющем электроде источника заряженных частиц, температуры эмиттеЗ5 ра заряженных частиц, глубины погружения эмиттера в канале управляющего электрода и других параметров с целью оптимизации конструкции источника объем измерений значительно уве40 личивается (порядка несколько тысяч измерений) и производительность устройства становится недостаточной для решения такой задачи за практически приемлемое время. Из-за недо45 статочной точности измерений в процессе работы ее необходимо контролировать, что также значительно увеличивает время измерений.

Цель изобретения — повышение точ«

5Р ности Н3МРРВННА.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения яркости источников заряженных частиц, содержащем последовательно установленные по электронно-оптической оси систему соединенную с регулируемым источником питания, .а также подвижные измерительные диафрагмы и регистрирующий приемник, измерительные диафрагЖ мы жестко соединены .в блоки попарно соосно с различными калибровочными расстояниями между диафрагмами в каждой из пар.

Для сокращения времени измерений

65 блоки диафрагм установлены на вращаю

1113859 щемся основании симметрично относительно его оси.

На чертеже представлена конструктивная схема одного из вариантов устройства.

Устройство для измерения яркости источников 1 заряженных частиц содержит последовательно установленные по электронно-оптической оси 2 электромагнитную юстирующую систему 3, подключенную к регулируемому источнику 4 питания, подвижные измеритель. ные диафрагмы 5 и регистрирующий при. емник б. Вращающееся основание 7 закреплено на валу 8, на котором установлен привод 9 вращения. Две пары измерительных диафрагм 5 установлены на вращающемся основании 7 попарно соосно с различным расстоянием в парах таким образом, что оси 10 отверстий пар диафрагм 5 повернуты одна относительно другой, перпендикулярны оси ll вращения и пересекаются с ней и между собой на электронно-оптической оси 2. С источником 4 питания связан датчик 12 угла поворота.

Устройство работает следующим образом.

Вращением вала 8 с помощью привода 9 на электронно-оптическую ось 2 выводится одна из пар измерительных диафрагм 5. Поскольку измерительные диафрагмы 5 установлены на вращающемся осчовании 7 попарно соосно симметрично его оси, то вращением вала

8 одна из пар диафрагм 5 выводится на электронно-оптическую ось без предварительной юстировки. Это позволяет существенно сократить время выведения на электронно-оптическую ось 2 обеих измерительных диафрагм 5.

При использовании измерительных диафрагм микронных размеров точность изготовления механизмов устройства может оказаться недостаточной для точного совмещения осей диафрагм 5 с электронно-оптической осью 2, поэтому для точного совмещения указанных осей необходимо отрегулировать ток 1, от источника 4 питания в электромагнитную юстирующую систему 3 таким образом, чтобы сигнал, поступающий на регистрирующий приемник б был максимальным. Используя полученное максимальное значение тока, прошедшего через выведенную на электронно-оптическую ось 2 пару диафрагм, а также предварительно измеренные значения радиусов диафрагм г„ и а, и расстояние L, между ними по формуле

Jl л 2 г2 г2

Использование предложенного устройства позволяет за короткое время провести большой объем исследований с контролем точности определения яркости для различных вариантов конструкции источников . заряженных частиц, определить направления оптимизации конструкции с целью получе65 ния максимальной яркости. рассчитывают значение яркости 5,.

Благодаря тому, что оси отверстий . второй пары диафрагм 5 повернуты относительно первой пары и также пере.секаются с осью вращения основания

7 н с электронно-оптической осью 2, при дальнейшем вращении основания 7 на электронно-оптическую ось 2 таким же образом выводится вторая пава. диафрагм (с другим расстоянием Ьмежду диафрагмами) и производится юстировка. По значениям t,, & и для второй пары диафрагм 5 вычисляется значение 82.

Точность совпадения значений В, 10 и ь2 является критерием точности проведенных измерений, поэтому проведение измерений с помощью двух пар диафрагм с различными расстояниями в парах позволяет постоянно контро15 лирсвать точность получаемых результатов.

Если точность измерений оказывается недостаточной, то измерения необходимо повторить, использовав сменные диафрагмы меньшего диаметра.

После описанной регулировки системы для.проведения измерения яркости источников в различных режимах работы и после соответствующего .изменения режима источника заряженных частиц производится вращение основания 7 с поочередным выведением на электронно-оптическую ось 2 двух пар диафрагм. При этом значение тока юстирующей системы 3 соответст11 I

З0 венно устанавливается < или 12 где i, и 12 — значения тока, определенные во время первого .оборота основания 7. .Для .сокращения времени и обеспе35 чения возможности автоматизации процесса измерений вращающееся основа-. ние 7 устройства может быть снабжено датчиком 12 угла пововота, выход которого электрически соединен с вхо40 дом источника 4 питания. При вращении основания 7 датчик 12 прозводит переключение тока источника 4 питания юстирующей системы 3 с i, íà ?2 и обратно в соответствии с тем, ка кая из пар измерительных диафрагм 5 выводится на электронно-оптическую ось. При этом скорость вращения основания 7 может быть существенно увеличена по сравнению с режимом

0 работы с ручной установкой тока источника 4 питания. Это позволяет значительно увеличить производитель. ность устройства. Ограничением производительности в этом случае будет лишь быстродействие регистрирующей и юстирующей систем.

1113859

Составитель В.Гаврюшин

Редактор Л.1 лексеенко Техред Т. Фанта. . Корректор.А.Обручар

Закаэ .бб28/43 ...........Тираж .682 ..: Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по.делам изобретений.и открытий .

113035, Москва,.Ж-35, Раушская нао., д,4/5

Филиал ППП Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4