晶体管Q1、Q2、Q3、Q4将工作于放大区，晶体管Q1、Q2、Q3、Q4的放大状态和束流反馈信号密切相关；工件100将90 %以上的电子直接传输到束流反馈调节电路90中，束流反馈调节电路90对束流信号进行采样调节处理后，分别输入到晶体管Ql、Q2、Q3、Q4的基极；在束流逐渐增大时，输入到晶体管Ql、Q2、Q3、Q4的基极的电压信号逐渐增大，流过晶体管Ql、Q2、Q3、Q4的集电极电流增大，使得采样电阻Rll、R12、R13、R14分流电流降低，最终导致即使在大束流工作状态下，采样电阻R11、R12、R13、R14的电压信号也不会出现饱和。在大束流工作状态下，背散射电子接收极板S01收集的电子通过R101后，再经过并联在晶体管Q1的基极和发射极两端的R11、晶体管Q1的基极和发射极导入地，+1信号从R11不接地端获得；背散射电子接收极板S04收集的电子通过R104后，再经过并联在晶体管Q4的基极和发射极两端的R14、晶体管Q4的基极和发射极导入地，-Y。信号从R14不接地端获得；背散射电子接收极板S03收集的电子通过R103后，再经过并联在晶体管Q3的基极和发射极两端的R13、晶体管Q3的基极和发射极导入地，+X。信号从R13不接地端获得；背散射电子接收极板S02收集的电子通过R102后，再经过并联在晶体管Q2的基极和发射极两端的R12、晶体管Q2的基极和发射极导入地，-X。信号从R12不接地端获得；背散射电子接收传感器80将各个背散射电子接收极板采样的信号经过背散射电子隔离电路40后输入给工控机10中的数据采集卡11，工控机处理采样得到的信号，经过图像识别软件，还原出图像，在显示器20上显示出来。
[0103]综上所述，本发明提供了一种背散射电子接收传感器以及电子束加工过程的观察系统，通过在背散射电子接收传感器中设置由电子接收极板、限流电阻、晶体管以及采样电阻组成的传感器组件，结合工控机、束流反馈调节电路、电子隔离电路以及工件，将电子束流反馈信号作为控制信号调节背散射电子接收传感器输出的最大电压幅值，可以使得本发明基于的背散射电子成像技术的电子束加工过程观察装置既可适用于小束流工作场合，又可以适用于大束流工作场合，提高了真空电子束加工装置加工过程中的操作灵活性和自动化程度；并且该项观察装置对金属蒸气不敏感，适用于长期工作，降低劳动强度。
[0104]本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory, RAM)等。
[0105]本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
[0106]本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种背散射电子接收传感器，其特征是，所述的背散射电子接收传感器包括传感器组件，所述的传感器组件包括电子接收极板、限流电阻、晶体管、驱动电阻以及采样电阻， 其中，所述的电子接收极板与所述的限流电阻的一端联接； 所述的晶体管的集电极与所述的限流电阻的另外一端联接； 所述的晶体管的发射极接地； 所述的采样电阻并联在所述晶体管的集电极与发射极之间； 所述的晶体管的基极通过所述的驱动电阻联接外部的束流反馈调节电路。2.根据权利要求1所述的背散射电子接收传感器，其特征是，所述的背散射电子接收传感器包括四个所述的传感器组件。3.根据权利要求1所述的背散射电子接收传感器，其特征是，所述的晶体管为NPN型三极管。4.一种电子束加工过程的观察系统，其特征是，所述的系统包括工控机、束流反馈调节电路、电子隔离电路、工件以及如权利要求1至3任意一样所述的背散射电子接收传感器， 其中，所述的工控机与所述的电子隔离电路相连接； 所述的背散射电子接收传感器分别与所述的电子隔离电路、束流反馈调节电路相连接; 所述的束流反馈调节电路与所述的工件相连接； 所述的工件，用于接收电子束流的第一电子，并反射第二电子； 所述的束流反馈调节电路，用于对所述工件接收的第一电子进行采样，调节束流反馈调节信号的幅值，并输出调节后的束流反馈调节信号； 所述的背散射电子接收传感器，用于根据所述的束流反馈调节信号输出第一背散射电子信号; 所述的电子隔离电路，用于滤除所述第一背散射电子信号的噪声； 所述的工控机，用于根据滤除噪声后的第一背散射电子信号输出熔池形貌及图像。5.根据权利要求4所述的系统，其特征是，所述的工控机包括: 数据采集卡，用于采集滤除噪声后的第一背散射电子信号； 处理器，用于对所述第一背散射电子信号进行处理，输出熔池形貌及图像。6.根据权利要求5所述的系统，其特征是，所述的系统还包括: 与所述的工控机相连接的显示器，用于显示所述的熔池形貌及图像。7.根据权利要求6所述的系统，其特征是，所述的系统还包括: 通过电缆与所述的工控机相连接的信号放大器； 通过传输电缆与所述的信号放大器相连接的线圈； 所述的工控机还包括波形发生卡，用于在小束流工作状态时输出扫描波形； 所述的信号放大器，用于将所述的扫描波形进行放大，并将放大后的扫描波形通过传输电缆发送至所述的线圈； 所述的背散射电子接收传感器，用于采集并输出电子束扫描所述工件表面后形成的第二背散射电子信号； 所述的电子隔离电路，用于滤除所述第二背散射电子信号的噪声； 所述的工控机，用于根据滤除噪声后的第二背散射电子信号输出所述电子束扫描所述工件表面形成的图像。8.根据权利要求7所述的系统，其特征是: 所述的显示器，还用于显示所述电子束扫描所述工件表面形成的图像。9.根据权利要求6或8所述的系统，其特征是，所述的线圈包括X-线圈以及Y-线圈。10.根据权利要求9所述的系统，其特征是，所述的X-线圈通过的波形为周期性的锯齿波，所述锯齿波的最大幅值由所述信号放大器输出的最大电压值确定，所述锯齿波的频率的输出范围由所述波形发生卡确定。11.根据权利要求9所述的系统，其特征是，所述的γ-线圈通过的波形为周期是通过X-线圈的锯齿波的周期的η倍的锯齿波，所述Y-线圈通过的波形的周期由所述波形发生卡确定，所述锯齿波的最大幅值由所述信号放大器输出的最大电压值确定，η为正整数。
【专利摘要】本发明提供一种背散射电子接收传感器以及电子束加工过程的观察系统，所述的背散射电子接收传感器包括传感器组件，所述的传感器组件包括电子接收极板、限流电阻、晶体管、驱动电阻以及采样电阻，其中，所述的电子接收极板与所述的限流电阻的一端联接；所述的晶体管的集电极与所述的限流电阻的另一端联接；所述的晶体管的发射极接地；所述的采样电阻并联在所述晶体管的集电极与发射极之间；所述的晶体管的基极通过所述的驱动电阻联接外部的束流反馈调节电路。本发明将电子束流反馈信号作为控制信号调节背散射电子接收传感器输出的最大电压幅值，提高了真空电子束加工装置加工过程中操作的灵活性和自动化程度。
【IPC分类】H01J37/244, G01N23/203
【公开号】CN105405733
【申请号】CN201510995742
【发明人】许海鹰, 邢一思, 左从进
【申请人】中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月25日