[发明专利]一种电子束斑检测方法与装置

说明书

本申请提出一种电子束斑检测方法与装置，装置包括：电子束发生装置、信号采集装置、检测板、真空室和计算机设备。该装置基于计算机设备和信号采集装置的结构，通过计算机设备控制电子束发生装置产生和驱使电子束按照预设轨迹扫描检测板产生过程信号，所述检测装置包括二次电子或背散射电子检测系统、电声信号检测系统、电声信号检测系统、信号发生器和数字扫描发生器。避免了因视角倾斜导致的图像畸变的影响，具有较高的可靠性高和精度，同时大幅提高了检测效率。利用本发明提供的方法和装置用于检测增材制造过程中工件的表面形貌特征和内部分层结构特征,结构简单,藕合性好,不会额外增加成本和复杂性。

技术领域

本申请涉及电子束加工制造相关的技术相关领域，尤其涉及一种电子束斑检测方法与装置。

背景技术

以电子束为高能热源的电子束增材制造技术，近年来受到极大的关注和发展，但是成形精度始终是限制其发展的重要因素。电子束品质影响成形的精度和质量，对于电子束增材制造工艺的意义重大。

针对来讲目前的束斑检测器中，采用的是四边平面型靶座，它是一种单次通过束流截面测量靶座，靶座与电子束束流成50度放置。该类型的靶座占用真空室空间大。靶在驱动机构的控制下的运行方向与成像光路垂直，该结构无法适用于波荡器处的扁平真空室中。

发明内容

本发明中在申请提出一种电子束斑检测装置和方法，用于解决相关技术中检测方法存在可靠性不足、检测精度低、检测效率低的问题。目的是提供一种真空室内电子束束斑检测器靶座。

本申请一方面实施例提出了一种电子束斑检测装置，包括：电子束发生装置、信号采集装置、检测板、真空室和计算机设备；所述电子束发生装置，用于产生电子束并控制所述电子束的像散、聚焦和偏转。

所述计算机，用于控制所述电子束发生装置产生和驱使所述电子束按照预设轨迹扫描所述检测板产生过程信号，所述过程信号是所述电子束扫描所述检测板的过程中产生的信号。

所述信号采集装置，用于实时采集所述过程信号，包括信号传感器，所述信号传感器采集所述过程信号；信号放大器，所述信号放大器连接所述信号传感器，用于放大信号；AD采集卡，所述AD采集卡连接信号放大器采集过程信号。

所述计算机，还用于根据所述过程信号，计算检测点处电子束的位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，并根据所述位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，调整所述电子束发生装置的位置状态矩阵、像散状态矩阵和聚焦状态矩阵。

本申请实施例的电子束斑检测的装置，基于计算机设备和信号采集装置的结构，通过计算机设备控制电子束发生装置产生并驱使电子束按照预设轨迹扫描检测板产生过程信号，并利用信号采集装置实时采集过程信号，利用计算机设备对过程信号进行处理，确定电子束位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，根据位置偏差、束斑圆度和束斑尺寸，调整位置状态矩阵、像散状态矩阵和聚焦状态矩阵，与传统的基于肉眼观察和基于成像的检测方式相比，避免因视角倾斜导致的图像畸变的影响，具有较高的可靠性高和精度，同时大幅提高了电子束斑检测速度。

在本申请一方面实施例一种可能的实现方式中，所述信号传感器为二次电子传感器，且所述二次电子探测器的材质为导电材料。

在本申请实施例一种可能的实现方式中，所述检测板为一块平板，具有至少一个检测点，且所述检测点的特征由几何结构或材料差异构成。

本申请另一方面实施例提出了一种电子束斑检测方法，应用于电子束斑检测装置，所述装置包括：电子束发生装置、信号采集装置、检测板、真空室和计算机设备，包括：

所述计算机设备根据当前检测状态矩阵和预设轨迹，生成电子束发生装置控制数据，并控制电子束发生装置驱使电子束按照预设轨迹扫描所述检测板，所述当前检测状态矩阵指当前时刻的位置状态矩阵，像散状态矩阵和聚焦状态矩阵；

所述信号采集装置在电子束扫描检测板的过程中，实时采集过程信号，所述过程信号是所述电子束扫描所述检测板的过程中产生的信号；