[发明专利]多相绕组偏转扫描装置的控制方法

说明书

本发明公开了一种多相绕组偏转扫描装置的控制方法，首先将第1相绕组的偏转扫描轨迹与直角坐标系中的x轴重合，将第1相绕组的轴线定义为直轴，带电粒子束斑点中心原始位置定义为直角坐标系原点；其次将偏转扫描轨迹依次分解成有限点直角坐标数据；再次将扫描点直角坐标数据按比例换算成对应点合励磁电流数据；然后将合励磁电流数据按圆形偏转扫描轨迹原则或正2n边形偏转扫描轨迹原则分解成n相绕组励磁电流数据；再将n相绕组励磁电流数据通过D/A转换器转换成对应的n相控制指令电信号输出至驱动电源，经过驱动电源的n相驱动电路线性放大后提供给对应的n相偏转扫描绕组作为励磁电流。

技术领域

本发明涉及带电粒子束加工装备技术领域，更具体的说是涉及一种多相绕组偏转扫描装置的控制方法。

背景技术

目前，常规带电粒子束加工装备磁偏转扫描装置主要由铁磁框架和偏转扫描绕组组成。磁偏转扫描装置铁磁框架呈轴对称结构，具有两相轴线正交的偏转扫描绕组。在带电粒子束需要大广角偏转时，如粉末床电子束增材制造装备，采用多于两相的偏转扫描绕组，各相绕组的轴线在偏转扫描装置的截面上呈对称分布，更能提高偏转扫描装置有效作用区间内磁感应强度呈均匀分布，减少偏转扫描磁场对带电粒子束的附加散焦作用；此外从驱动电路角度看，采用多相偏转扫描绕组，更有利于拓展偏转扫描装置的工作宽频。

但多相绕组偏转扫描装置与两相绕组偏转扫描装置比较也具有明显的缺点，其中最为突出的是多相绕组偏转扫描装置合励磁电流与各相励磁电流不存在一一对应关系。合励磁电流不同的分解方式由于铁磁磁路的非线性，会造成扫描位置的误差及附加散焦校正数值的不确定性。为了充分发挥多相绕组偏转扫描装置的优点，克服其缺点，在控制方法上需要有所改进与创新。

因此，如何实现偏转扫描装置的合磁动势与分磁动势一一对应，进行多相绕组偏转扫描装置的控制是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多相绕组偏转扫描装置的控制方法，根据洛仑兹力公式可推导出：带电粒子束从轴向通过偏转扫描装置后，带电粒子束轴线偏移到偏转扫描装置截面合磁场轴线的垂直方向上，偏移的锥度角与偏转扫描装置截面合磁动势的幅值成正比，即带电粒子束在轴向飞行速度相同时需要偏移原始位置某个位移，偏转扫描装置的合磁动势是唯一的，但当偏转扫描装置的绕组相数大于2时，各相绕组分磁动势的分配不是唯一的。为了控制需要，将合磁动势按一定规律分解成各相绕组磁动势分量，建立合磁动势空间矢量与各相磁动势分量间的一一对应关系。鉴于多相绕组偏转扫描装置每相绕组的匝数相同、结构对称，将磁动势控制转化为励磁电流控制，为多相绕组偏转扫描装置实现数字化控制起了关键的桥梁作用，同时为偏转扫描引起的像散的精确矫正提供保障。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多相绕组偏转扫描装置的控制方法，其特征在于，包括：

步骤1：定义坐标轴；

步骤2：将所述多相绕组偏转扫描装置的偏转扫描轨迹离散化和数字化，得到所述偏转扫描轨迹上有限扫描点的直角坐标数据(x，y)，并进行存储；

步骤3：将所述偏转扫描轨迹上扫描点的所述直角坐标数据(x，y)换算成合励磁电流数据(I_d，I_q)，其中I_d直轴分量数据，I_q为交轴分量数据；

步骤4：将所述合励磁电流数据(I_d，I_q)按一定规律分解成n相绕组励磁电流数据I₁，I₂，…，I_n；

步骤5：根据所述n相绕组励磁电流数据I₁，I₂，…，I_n生成n相控制指令电信号