背散射电子接收传感器以及电子束加工过程的观察系统的制作方法_2

文档序号:9647656阅读:来源:国知局
显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本发明实施例提供的一种背散射电子接收传感器中传感器组件的结构示意图;
[0026]图2为本发明实施例提供的一种背散射电子接收传感器的结构示意图;
[0027]图3为本发明提供的具体实施例中的一种背散射电子接收传感器的结构图;
[0028]图4为传统的背散射电子接收传感器示意图;
[0029]图5为本发明实施例提供的一种电子束加工过程的观察系统的实施方式一的结构框图;
[0030]图6为本发明实施例提供的一种电子束加工过程的观察系统的实施方式二的结构框图;
[0031]图7为本发明实施例提供的一种电子束加工过程的观察系统中工控机的实施方式一的结构框图;
[0032]图8为本发明实施例提供的一种电子束加工过程的观察系统的实施方式三的结构框图;
[0033]图9为本发明实施例提供的一种电子束加工过程的观察系统中工控机的实施方式二的结构框图;
[0034]图10为本发明提供的具体实施例中X-线圈通过的电流波形示意图;
[0035]图11为本发明提供的具体实施例中Y-线圈通过的电流波形示意图;
[0036]图12为本发明提供的具体实施例中的一种电子束加工过程的观察系统的结构图。
[0037]附图标号:
[0038]10-工控机
[0039]11-数据采集卡
[0040]12-处理器
[0041]13-波形发生卡
[0042]110-X向扫描波形输出电缆
[0043]111-Y向扫描波形输出电缆
[0044]20-显示器
[0045]30-信号放大器
[0046]311-X向线圈联接电缆
[0047]312-Y向线圈联接电缆
[0048]40-电子隔离电路
[0049]50-X-线圈
[0050]60-Y-线圈
[0051]70-电子束
[0052]80-背散射电子接收传感器
[0053]90-束流反馈调节电路
[0054]11-工件
[0055]801-传感器组件
[0056]802-电子接收极板
[0057]803-限流电阻
[0058]804-晶体管
[0059]805-采样电阻
[0060]806-驱动电阻
【具体实施方式】
[0061]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0062]本发明针对当前真空电子束观察技术难以适应所有束流工作范围的特点,为提高电子束加工质量、操作灵活性、便捷性及其自动化程度,采用一种新颖的设计思路,发明了一种能够适应所有束流工作范围的基于背散射电子成像技术的观察系统。具体地说,是一种可以在真空电子束加工过程中,采用背散射电子成像技术反映工件形貌的观察装置,尤其涉及一种可以在电子束焊接、电子束熔丝成形等领域的任何电子束流范围内进行观察的系统。
[0063]图1为本发明实施例提供的一种背散射电子接收传感器中传感器组件的结构不意图,由图1可知,所述的背散射电子接收传感器包括传感器组件801,所述的传感器组件801包括电子接收极板802、限流电阻803、晶体管804、采样电阻805以及驱动电阻806。
[0064]其中,所述的电子接收极板802与所述的限流电阻803的一端联接;
[0065]所述的晶体管804的集电极与所述的限流电阻803的另外一端联接;
[0066]所述的晶体管804的发射极接地;
[0067]所述的采样电阻805并联在所述晶体管804的集电极与发射极之间;
[0068]所述的晶体管804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。
[0069]图2为本发明实施例提供的一种背散射电子接收传感器的结构示意图,由图2可知,在该实施例中,所述的背散射电子接收传感器800包括四个所述的传感器组件801。
[0070]图4为传统的背散射电子接收传感器示意图,由图4可知,传统的背散射电子接收传感器中,四块电子接收极板分别接收不同角度反射的背散射电子,每块电子接收极板分别通过一个采样电阻与地相联,通过采集采样电阻上的电压信号及其后续分析获得工件形貌。电子接收极板收集电子多少通常和工件与接收极板之间距离D、电子接收极板面积S、束流大小B有关。电子接收极板面积S在传感器设计完成后即成为一个固定参数,而电子接收极板与电极之间距离D在背散射电子接收传感器安装完成后,也变成一个固定参数,对于传统背散射电子接收传感器,采样电阻R—旦设定好以后,很难调整,也变成一个固定参数;如果为小束流工作状态设计的背散射电子接收传感器,在通过试验确定了 D、S、R,在小束流工作状态比较好,但是如果工作在大束流状态,在D、S、R都不改变时,R接收电子急剧增大,采样电压增大,使得信号放大器达到饱和,不能为后续信号处理提供可分辨信号;甚至采样电压超过信号放大器最高耐压值,导致信号放大器损坏。如果为大束流工作状态设计的背散射电子接收传感器,在通过试验确定了 D、S、R,在大束流工作状态比较好,但是如果工作在小束流状态,在D、S、R都不改变时,R接收电子急剧减小,使得为后续信号处理提供信号极其微弱,使得图像分辨率大幅降低,甚至不能输出图像。
[0071]图3为本发明提供的具体实施例中的一种背散射电子接收传感器的结构图,由图3可知,在该实施例中,传感器组件中的晶体管为NPN型三极管。本发明提供的背散射电子接收传感器,四块电子接收极板分别接收不同角度反射的电子,每块电子接收极板分别通过一个限流电阻与NPN晶体管的集电极联接,NPN晶体管的发射极与地相联,采样电阻分别联接NPN晶体管的集电极和发射极,晶体管的基极通过一个驱动电阻联接束流反馈调节电路,束流反馈调节电路可根据束流大小,调正NPN晶体管的放大状态,使得并联在晶体管集电极和发射极之间的采样电阻采样电压信号变成可调。因此,无论是大束流还是小束流工作状态,只需要调整束流反馈调节电路的参数,都可使采样电压保持在有效范围内,为后续信号处理提供精确信号,使得无论是大、小束流工作状态,都可获得清晰工作状态图像。
[0072]图5为本发明实施例提供的一种电子束加工过程的观察系统的实施方式一的结构框图,由图5可知,该实施方式中,所述的系统包括工控机10、束流反馈调节电路90、电子隔离电路40、工件11以及背散射电子接收传感器80。
[0073]其中,所述的工控机10与所述的电子隔离电路40相连接;
[0074]所述的背散射电子接收传感器80分别与所述的电子隔离电路40、束流反馈调节电路90相连接;
[0075]所述的束流反馈调节电路90与所述的工件11相连接;
[0076]所述的工件11,用于接收电子束流的第一电子,并反射第二电子,其中,所述的第一电子是指电子束流的大部分电子,所述的第二电子是指束流电子的极少电子。
[0077]所述的束流反馈调节电路90,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。在本发明的【具体实施方式】中,束流反馈调节电路90包含束流采样电阻以及束流调节电路。
[0078]所述的背散射电子接收传感器80,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;
[0079]所述的电子隔离电路40,用于滤除所述第一背散射电子
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