Способ измерения параметров пучка заряженных частиц

Способ измерения параметров пучка заряженных частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для контроля электронно-ионных технологических процессов, а также при проведении физических и прикладных исследований с пучками заряженных частиц. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений, а также увеличение числа одновременно измеряемых параметров. При осуществлении способа зондирующий пучок развертывают по поверхности чувствительного элемента. Направление строчной развертки параллельно оси основного пучка. Затем формируют импульсы тока , снятые с чувствительного элемента , и по временным интервалам между импульсами тока для каждой строки развертки до и во время взаимодействи пучков определяют параметры основного пучка. Чувствительный элемент выполнен в виде ппастины, имеющей две щели. Первая щель выполнена перпендикулярно, а вторая - под углом к электронно-оптической оси основной пушки. 4 ил. /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (l1) (51)5 Н 01 1 47/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ параметров.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4693187/21 (22) 26.04,89 (46) 15,10,91, Бюл, Р 38 (71) Московский институт электронного машиностроения (72) В ° Н.Азаров, К.A,Æóðàâëåâ и А,И,Шитаков (53) 621.385(088,8) (56) Москалев В.А, и др. Контроль и измерение параметров пучка заряженных частиц. М.: Атомиэдат, 1984, Рыкалин H,Н. и др. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. М, Машиностроение, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПУЧКА ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ (57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для контроля электронно-ионных технологических процессов, а также при проведении физических и приИзобретение относится к области электронной техники, к технологии контроля параметров пучков заряженных частиц, и может быть использовано для контроля электронно-ионных технологических процессов, а также при проведении физических и прикладных исследований с пучками эаряженных частиц.

Целью изобретения является повышение чувствительности, повьппение точности измерений, а также увеличение числа одновременно измеряемых кладных исследований с пучками заряженных частиц, Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений, а также увеличение числа одновременно измеряемых параметров. При осуществлении способа зондирующий пучок развертывают по поверхности чувствительного элемента, Направление строчной развертки параллельно оси основного пучка. Затем формируют импульсы тока, снятые с чувствительного элемента, и по временным интервалам между импульсами тока для каждой строки развертки до и во время взаимодействи пучков определяют параметры основного пучка ° Чувствительный элемент выполнен в виде пластины, имеющей две. щели ° Первая щель выполнена перпендикулярно, а вторая под углом к электронно-оптической оси основной пушки, 4 ил .

При осуществлении способа зонди-, рующий пучок развертывают по поверхности чувствительного элемента причем направление строчной развертки параллельно оси основного пучка формируют импульсы тока, снятые с

1 чувствительного элемента, измеряют временные интервалы между импульсами тока для каждой строки развертки до и во время взаимодействия пучков, по изменению временных интервалов определяют углы отклонения зондирую-. щего пучка от первоначальной траектории, По величинам углов отклонения

1684823

45 для каждой строки развертки определяют параметры основного пучка, Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для измерения

5 параметров пучка заряженных частиц согласно изобретению вспомогательная пушка содержит отклоняющие пластины, соединенные с генератором строчной и кадровой развертки для осуществ- 1О ления развертки пучка по чувствительному элементу, Чуствительный элемент выполнен в виде пластины, имеющей две щели, Первая щель выполнена перпендикулярно; а вторая под углом к электронно-оптической оси основной пушки, Коллектор частиц, расположенный под чувствительным элементом, подключен к системе обработки и регистрации сигналов, состоящей из формирователя импульсов, подключенного на вход измерителя временных интервалов, на выходе которо"о подключено вычислительное устройство, 25

На фиг, 1 представлена блок-схема возможного осуществления способа на фиг, 2 — схема прохождения зондирующего пучка; на фиг, 3 — функция рассеяния на цилиндрическом пучке; на фиг, 4 — функция распределения на эллиптическом пучке с гауссовским распределением, На фиг. 1 представлена блок-схема, содержащая вспомогательную электронную пушку 1 — источник зондирующего пучка 2, исследуемый пучок заряженных частиц3,чувствительный элемент 4 с щелями 5, 6, коллектор 7 частиц, блок 8 формирователей импульсов, измеритель 9 временных интервалов, вычислительное устройство 10, генератор 11 строчной и кадровой разверток, кадровые 12 и строчные !3 отклоняющие пластины, На фиг. 2 представлена схема прохождения зондирующего пучка.

Осуществляется способ следующим образом.

Сформированный электронной пушкой 1 зондирующий пучок 2 сканирует

50 посредством пилообразных напряжений, вырабатываемых генератором 11 строчной и кадровой разверток вдоль оси предполагаемого исследуемого пучка заряженных частиц 3, затем он падает на чувствительный элемент 4 с щелями

5,6, При набегании зондирующего пучка на щели чувствительного элемента в последнем образуются импульсы тока, которые с коллектора частиц поступают в блок формирователя, который преобразует импульсы тока в прямоугольную форму, поступающие затем на измеритель временных интервалов, который в свою очередь производит отсчет времени между импульсами от прямой и наклонной щели чувствительного элемента 4, Затем результат счета заносится в память вычислительного устройства. /,анная операция повторяется для каждой пары импульсов зондирующего пучка соответствующей строки развертки. На следующем этапе измерений включается исследуем))й пучок и перечисленные операции поьторяются при включенном исследуемом пучке, Зондирующий пучок при взаимодействии с ионами частиц или интегральным полем ионного пучка будет отклоняться. Вычислительное устройст" во вычисляет разность между измеригельными интервалами времени до и во время взаимодействия с исследуемым лучком для каждой строчки развертки оответственно, Далее, используя вычисленные разности соответствующих строк, вычисляются углы отклонения зондирующего пучка по следующей формуле

L ht f аЧ+Ь tu(Yo

arctð ---- — — "-- — - -- ) откр Ь где L — длина пробега зондирующего пучка;

f — частота строчной развертки;

Ц) — угол наклона щели;

Ь вЂ” расстояние между зоной взаимодействия и пластиной;

iko угол наклона зондирующего пучка до взаимодействия с исследуемым пучком, — разность между временными интервалами, По вычислительной функции углов отклоненйя К д в зависимости от прицельного угла О(определяется распределение плотности тока исследуемого пучка, В случае аксиально симметричных пучков с распределением Гаусса форму ла для вычисления распределения имеет вид

М<(,) — — — — — — )((.)

Ion

2 п E U > 2(U „ где — диэлектрическая проницаемость вакуума;

1684 <3 <9

П вЂ” ускоряющее напряжение и<—

ОП следуемого пучка; ускоряющее напряжение эон03 дирующего лучка;

>< — г — радиус исследуемого о

-о пучка; уо — прицельный параметр;

1- удельный заряд частиц ис0 п1 следуемого пучка;

r — нормальный заряд частиц ис0» следуемого пучка;

I — полный ток исследуемого

ОП пучка

ы r ()

2п (1 ----- — — функция рассеяния, которая зависит только от закона распределения плотности тока ,исследуемого пучка, где = г/г

4= — R/г „; R — расстояние, на к< тором F. и 0 (F.ц — энергия пучка), r — текущее значение радиуса, Расчет функции рассеяния производится численными методами.

Для пучков с угловым и эллиптическим поперечным сечением, с гауссовским, диафрагмированным гауссовским и равномерным распределением плотности тока функции рассеяния представлены на фиг, 3 и 4.

На фиг, 3 введены следующие обозначения: кривая 14 — равномерное распределение, 15 — распределение

Гаусса, 16-20 — диафрагмированное распределение Гауса. — 0,5; 1,0> 2,0> 2,5, în

На фиг. 4 введены следующие обозначения: 21-23 — 0/ b = 1,2,3, 24-27 — 8 = ; ; 67,5О; 90 где r и — радиус и г „ — нормальный радиус пучка; 9 — угол между осью зондирующего пучка и большой осью эллипса, По оси абцисс откладываются значения = ---, по оси ординат энаУо 0Ï чеяяя << ((,) .

По максимальному углу отклонения зондирующего пучка определяется полный ток исследуемого пучка как интеграл распределения плотности тока.

Профиль пучка находится как уровень, 20 ряженных частиц.

45 пульсами чувствительного элемента для каждой строки развертки до и во вре50 мя взаимодействия пучков, а опреде5

15

40 на котором плотиv . ть ра<»1 пучка падает в е p;? з, <»ои l <:»n I!) ее максимальной величииь1.

Данным способом возмож) о пр-во.<» измерение непрерывных и »м»ульеi

То есть ТИМП I>0 Так как чу<т вительность данного <.нос с б» измерения зависит от ускоряюшего напряжения зондирующего пучка, то, увелич»вая последнее, возможно проводить измерение высокоэнергетических и: «шных пучков заряженных част и.

Предложенный способ для изм«рения параметров пучка заряженных частиц может использоваться для бесконтактной диагностики пучков заряжеиных частиц технологических установок

Данный способ позволяет расшир1 ть воэможности исследования пучков заФормула изобретения

Способ измерения параметров пучка заряженных частиц> заключа<щийся в том, что исследуемь<й пучок зондируют вспомогательным пучком и до и во время взаимодействия пучков измеряют угол отклонения вспомогательного пучка чувствительным элементом, по которому определяют параметры пучка, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности из— мерения параметров полного тока, поперечного размера и профиля пучка, вспомогательный пучок разворачивают в растр по поверхности чувствительного элемента, выполненного в виде пространственно-кодирующих непараллельных элементов при направлении строчной развертки параллельно оси исследуемого пучка, и измеряют временные интервалы между токовыми им» ление указанных параметров исследуемого пучка производят по изменению временных интервалов.

1684 829

pueZ

1684829

1,6

1 ° 4

1,2

o,s 4-равномерное распределение

/5-гауссовское распределение

g6"20- дивфрагмкрованное гк усовсков распрвдвленне

7 с

0,4

0,2

0,5

1,0 I,5 рог,3

2,0

2,5

1,6

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

2ИЗ-a/81; 2; Э

24в7 - g 22 5о. 45о. 67 5О

900

0,4

О, О

О 02 04 06 О,,2 I, Составитель С,Георгиев

Редактор О.Спесивых Техред; А.Кравчук Корректор А.05ÐÓ«Ð

Заказ 3510 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101