本公开属于束流校正技术领域，涉及一种束流自适应校正器件及校正电极板。
背景技术：
带电粒子束在输运过程中不可避免地存在电磁参数漂移的现象，而束流校正技术是补偿带电粒子束在输运过程中电磁参数漂移的一种不可或缺的手段，有助于实现束流在相空间中分布稳定。通常的束流校正器件多采用静电偏转板或校正磁铁，配合稳定的电源系统，对漂移量进行精微的校正补偿，从而使束流在离开校正器件后，能够沿着设定方向前进。
现有的束流校正器件主要利用电场或磁场调整束流的方向，校正量通常在调束阶段优化确定，并基于运行时的束流诊断进行实时微调。但是对于入射束流存在晃动的情况，即带电粒子束入射的运动轨迹发生变化时，器件中的电磁场无法根据束流的实时入射轨迹自适应地保证出射束流的方向恒定。另一方面，现有的束流校正器件本身会引入新的不确定性因素，使得校正精度受限于器件自身的几何结构精度、供电系统的稳定度及灵敏度等。因此，亟需提出一种非线性响应的束流校正器件，能够使出射的带电粒子束保持恒定的出射方向，而不随入射带电粒子束的轨迹变化而发生改变，达到自适应校正补偿，且不受器件几何结构精度、供电系统稳定度及灵敏度等的局限。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种束流自适应校正器件及校正电极板，以至少部分解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种束流自适应校正电极板，包括：绝缘基板；校正电极阵列，分布于绝缘基板之上，包含多个校正电极，多个校正电极之间通过电阻串互相连接在一起；以及吹风电极阵列，包含多个吹风电极，每个吹风电极分布于校正电极之间，多个吹风电极上可分别加载正负电压，形成空间上排布的正负电场。
在本公开的一些实施例中，该束流自适应校正电极板，还包括：接地电极阵列，包含多个接地电极，每个接地电极分布于所述吹风电极和所述校正电极之间，隔断吹风电极和校正电极之间的漏电流。
在本公开的一些实施例中，电阻串的两端分别接地。
在本公开的一些实施例中，吹风电极阵列中，多个吹风电极按照正、负电压依次间隔排布的方式加载电压，形成空间上排布的正负电场。
在本公开的一些实施例中，加载电压的场强介于10V/cm～10000V/cm之间。
根据本公开的另一个方面，提供了一种束流自适应校正器件，包括：第一校正电极板和第二校正电极板，该第一校正电极板与第二校正电极板正对设置；其中，第一校正电极板与第二校正电极板均包括：绝缘基板；校正电极阵列，分布于绝缘基板之上，包含多个校正电极，多个校正电极之间通过电阻串互相连接在一起；以及吹风电极阵列，包含多个吹风电极，每个吹风电极分布于校正电极之间，多个吹风电极上可加载正负电压，形成空间上排布的正负电场。
在本公开的一些实施例中，第一校正电极板与第二校正电极板还包括：接地电极阵列，包含多个接地电极，每个接地电极分布于所述吹风电极和所述校正电极之间，隔断吹风电极和校正电极之间的漏电流。
在本公开的一些实施例中，电阻串的两端分别接地。
在本公开的一些实施例中，第一校正电极板的吹风电极阵列中的多个吹风电极按照正、负电压依次间隔排布的方式加载电压，对应的，第二校正电极板的吹风电极阵列中的多个吹风电极按照负、正电压依次间隔排布的方式加载电压，形成空间上排布的正负电场。
在本公开的一些实施例中，该束流自适应校正器件，还包括：第一支架和第二支架，分别垂直固定于第一校正电极板和第二校正电极板的两侧，与第一校正板及第二校正板形成束流腔体供束流通过。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开提供的束流自适应校正器件及校正电极板，具有以下有益效果：
(1)通过在校正电极板上设置校正电极阵列、吹风电极阵列，当束流的一部分沉积到两个正对设置的电极板中的一个时，在相对的校正电极阵列中的校正电极之间产生电势差，从而形成校正电场；吹风电极阵列利用外加电压形成不依赖于校正电场的空间上排布的正负电场，有效抑制空间低能带电粒子密度，维持校正电场强度；不受器件几何结构精度、供电系统稳定度及灵敏度等的局限；
(2)校正电极阵列通过电阻串连接在一起，而非利用绝缘体自身的面电阻或体电阻，这对装置的稳定性有极大的提升；同时由于电阻串可根据具体情况进行设置，大大拓展了该校正器件的使用场合。
附图说明
图1为根据本公开一实施例所示的校正器件的结构示意图，其中两个自适应电极板正对设置。
图2为根据本公开一实施例所示的束流自适应校正电极板的结构示意图。
图3为根据本公开一实施例所示的束流自适应校正电极板的电路连接示意图。
【符号说明】
1-校正电极板；
11-绝缘基板； 12-校正电极阵列；
13-接地电极阵列； 14-吹风电极阵列；
21-第一校正电极板； 22-第二校正电极板；
31-第一支架； 32-第二支架；
40-固定孔。
具体实施方式
本公开提供了一种束流自适应校正器件及校正电极板，该校正器件是一种非线性响应器件，能够使被传输的带电粒子束在一定程度上丢掉其历史信息，而按照预设的轨道出射。通过设置校正电极阵列，该校正器件对带电粒子形成自适应校正电场，当入射束流方向变化时，出射束流保持恒定的出射方向，而不受入射束流方向变化的影响，达到自适应校正补偿，不受器件几何结构精度、供电系统稳定度及灵敏度等的局限。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种束流自适应的校正器件。
图1为根据本公开一实施例所示的校正器件的结构示意图，其中两个自适应电极板正对设置。图2为根据本公开一实施例所示的束流自适应校正电极板的结构示意图。图3为根据本公开一实施例所示的束流自适应校正电极板的电路连接示意图。图3中的省略号表示省略的中间部分的多个校正电极、接地电极、以及吹风电极的电路。
参照图1所示，本公开的束流自适应校正器件，包括：第一校正电极板21和第二校正电极板22，该第一校正电极板21与第二校正电极板22正对设置；第一支架31和第二支架32，分别垂直固定于第一校正电极板21和第二校正电极板22的两侧，与第一校正板21及第二校正板22形成束流腔体供束流通过。
下面结合附图对本实施例的束流自适应校正器件的各个部分进行详细介绍。
参照图2所示，本实施例中，第一校正电极板21与第二校正电极板22相同，每个校正电极板1包括：绝缘基板11；校正电极阵列12，分布于绝缘基板11之上，包含多个校正电极，多个校正电极之间通过电阻串互相连接在一起，电阻串两端分别接地；接地电极阵列13，包含多个接地电极，每两个接地电极分布于校正电极之间；以及吹风电极阵列14，包含多个吹风电极，每个吹风电极分布于每两个接地电极之间。
第一校正电极板21与第二校正电极板22按照左、右的方式相对设置，第一支架31和第二支架32分别位于上、下侧，但本公开不局限于此，第一校正电极板21与第二校正电极板22的设置方向不作限制。
本实施例中，在第一校正电极板21与第二校正电极板22上部、下部设置有固定孔40，与第一支架31和第二支架32相接的部位采用螺钉紧固、螺栓连接、铆接等的方式进行固定。
参照图2所示，束流自适应校正电极板1上的校正电极阵列12，分布于绝缘基板11之上，包含多个校正电极。参照图3所示，多个校正电极之间通过电阻串连接在一起，本实施例中，每两个校正电极之间连接一个电阻，多个电阻串联形成电阻串，并且电阻串的两端分别接地。
本实施例中，由于第一校正电极板21与第二校正电极板22正对设置，当带电粒子束在输运过程中，束流的一部分沉积到第一校正电极板21或第二校正电极板22上的校正电极上时，电流通过电阻串泄放，对应沉积有束流的校正电极和与之相邻的校正电极处于高电势，与对面设置的校正电极板上的校正电极之间形成电势差，从而形成校正电场，阻止束流进一步靠近该沉积有束流的校正电极，束流得以在校正电场的作用下偏向，并继续前进。
参照图2和图3所示，接地电极阵列13，包含多个接地电极，每两个接地电极分布于校正电极之间。接地电极阵列13的作用是隔断校正电极和吹风电极之间的漏电流。
参照图3所示，吹风电极阵列14可分别加载正负电压，本实施例中，第一校正电极板的吹风电极阵列中的多个吹风电极按照正、负电压依次间隔排布的方式加载电压，对应的，第二校正电极板的吹风电极阵列中的多个吹风电极按照负、正电压依次间隔排布的方式加载电压，形成空间上排布的正负电场。
吹风电极阵列14的作用是形成不依赖于校正电场的正负电场阵列，并利用该加载电压的正负电场吹掉校正区域中的低能溅射正负离子和低能电子，抑制空间低能带电粒子密度，降低空间等离子体电导率，维持校正电场强度。一方面，加载电压的场强要满足能够消耗掉低能溅射正负离子和低能电子，抑制空间低能带电粒子密度；另一方面，加载电压与要远小于入射束流粒子的能量。本公开不限制加载电压的大小，也不限制加载的正负电压的排布方式。优选的，加载电压的场强介于10V/cm～10000V/cm之间。优选的，加载的正负电压按照间隔排列的方式，但本公开的正负电场阵列可以是其他空间上的排布方式，这里仅以实施例作为示意说明。
若带电粒子束流强度在nA～mA的量级，与校正电极相连的电阻在GΩ～TΩ的量级，则本实施例的束流自适应校正器件可对入射粒子的能量在10q eV～107q eV范围的粒子在±10°范围内实现校正，其中，q为电荷量。
本实施例中，一部分束流打到电极上，在形成校正电场的同时其电荷最终通过电阻串流到地电位；这种束流损耗是本公开中的关键自适应机制和耗散机制，使得校正电场可自动适应不同的束流情况，且是稳定的。
需要说明的是，本公开不限制电阻串的设置位置，在本实施例中，电阻串设置在绝缘基板11的背面，图中并未画出结构示意图，仅以图2所示的电路连接图进行示意。这里图1中所示的绝缘基板11上的孔洞是固定孔，与图3中的固定孔40对应。在实施例中提到的电阻串和校正电极，二者之间通过金属化过孔或其他方式连接的，本公开不限制电阻串和校正电极的连接方式。
综上所述，本公开提供了一种束流自适应校正器件及校正电极板，通过在校正电极板上设置校正电极阵列、吹风电极阵列，当束流的一部分沉积到两个正对设置的电极板中的一个时，在相对的校正电极阵列中的校正电极之间产生电势差，从而形成校正电场；吹风电极阵列利用外加电压形成不依赖于校正电场的正负电场阵列，有效抑制空间低能带电粒子密度，维持校正电场强度；不受器件几何结构精度、供电系统稳定度及灵敏度等的局限；校正电极阵列通过电阻串连接在一起，而非利用绝缘体自身的面电阻或体电阻，这对装置的稳定性有极大的提升；同时由于电阻串可根据具体情况进行设置，大大拓展了该校正器件的使用场合。
还需要说明的是，本实施例中的几何结构，电极的形状、组装后的几何结构只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的某一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。