复合的电子束扫描系统象差的动态校正

本文在文献[1]的基础上讨论了复合的电子束扫描系统象差的动态校正问题。讨论了采用不同的电磁多极场作为动态校正器的可能性。推导了圆形校正透镜、偏转校正场和四极、六极校正场引起的附加象差的公式。由此证明了由这种圆形校正透镜、偏转校正场和四极校正场等组成的动态校正系统在一定条件下可以消除复合的电子束扫描系统中大多数的三级偏转象差。 关键词：     

电子束曝光机偏转系统及可动物镜分析

电子束大扫描场偏转系统设计中 ,像差的确定是一个必须解决的实际问题。以SDS 3电子束曝光机的磁复合偏转系统为基础 ,以双通道扫描原理进行扫描 ,分析了像差与电子束主轨迹的关系。给出了可动物镜的条件 ,并利用这一条件分析电子束最佳轨迹的结构和方法。并使用计算机辅助设计研究电子束曝光机聚焦偏转系统的结构。由该电子束曝光机试验结果表明 ,复合系统结构简单紧凑 ,像差小而可以不用动态校正。采用矢量描写电子轨迹 ,以积分式表示像差。以 0 .0 0 5rad半张角 ,5× 10 -5的高压纹波 ,5 0mm的像距 ,10mm× 10mm扫描场的边脚处 ,使动态校正前的总像差为 0 .0 3μm。     

光学工艺 微细加工技术与设备

TN305．7 2005021533 电子束曝光机的偏转系统=Deflection system for electron beam lithography[刊,中]／刘珠明(中科院电工研究所.北 京(100080)),顾文琪//光电工程．-2004,31(12)．-12- 16 电子束曝光机的偏转系统控制电子束偏转扫描。像 差低、偏转灵敏度高、扫描速度快是它的基本要求。对各 种偏转器、偏转方式进行分析、比较,从偏转器空间场的数 值计算方法、偏转系统的优化、像差校正、偏转器制作工     

电子束重复增量扫描曝光技术

 提出了电子束重复增量扫描曝光技术新概念，对吸收能量密度与深度和曝光剂量之间的关系、溶解速度与吸收能量密度之间的关系进行了理论分析，发现溶解速度随曝光剂量增加而增大。以此为依据，在SDS-3型电子束曝光机上采用20 keV能量的电子束对570 nm厚的聚甲基丙烯酸甲酯进行了7次重复增量扫描曝光实验，得到了轮廓清晰的梯锥和圆锥3维结构，证明了电子束重复增量扫描曝光技术的可行性，为电子束加工3维结构提供了新工艺。     

条状屏彩色显像管校正透镜设计

用优化法根据模拟的电子束轨迹设计了用于制造条状彩色荧光屏的校正透镜，通过计算机模拟曝光，证明了所设计的校正透镜使着屏偏差得到了充分的校正。     

一种新的电子束扫描电流产生方法

 在工业辐照电子直线加速器中,电流发生器是电子束扫描设备中的重要部分,可控式电流反馈-电流镜产生扫描电流是一种新方法,其电流波形可被扫描均匀度指标修正,不仅可以得到良好的电子束扫描均匀度,而且还可以提高均匀扫描的速度。     

磁偏转电子枪的扫描系统

本文叙述了淀积光学膜应用磁偏转电子束扫描电子枪的优越性，并着重介绍给无扫描装置磁偏转电子枪加装扫描系统的方法及其原理和结构特点。     

细电子束像差与畸变参量非劣解中的最优解

以电子束偏转磁场的像差和畸变为目标，对参量进行非劣解中找出贴近理想的最优解。以SDS-3电子束曝光机的磁复合偏转系统为基础，分析了像差与电子束主轨迹的关系。并给出了磁聚焦和静电的偏转场相复合情况下竖轴的3级几何像差系数和1级色差系数公式。应用中表明，复合系统结构简单紧凑，像差小而可以不用动态校正。     

L波段射频加速器电子束微脉冲诊断

 利用切伦柯夫辐射的瞬时发光机理，把相对论电子束打在熔石英靶片上转化为可见光，再用皮秒扫描相机进行测量，就可得到射频直线加速器皮秒电子束微脉冲的峰值电流及微脉冲束团。采用该方法，对L波段射频直线加速器的电子束微脉冲宽度和束团结构进行了诊断。由此构建了一套加速器电子束微脉冲的在线测量系统，该系统对调整加速器工作状态、提高束流品质使之适应自由电子激光要求起到了重要作用。     

立体成型中扫描误差的分析

对立体成型技术中广泛使用的振镜扫描系统进行了理论分析,指出了振镜的二维扫描偏转角和平面坐标之间存在着非线性映射关系.提出了一种实用的校正算法，该算法用理论数据与激光束在相应点的实际数据进行比对，制成校正表，按插值算法校正实际的枕形畸变及其它误差.该算法适用于使用振镜实现二维扫描的系统，能对应用这种原理工作的激光成型设备进行现场校正.     

DG型电子加速器自校正扫描系统的研制

为了提高DG型电子加速器束流扫描均匀度、解决束流中心偏移、提升束流引出效率,开发了一种既可实现X,Y两相互垂直方向均匀扫描又可以实现束流中心自动对中调节的扫描系统。介绍了扫描磁铁及其电源参数的选取依据,阐述了将扫描磁铁和束流校正线圈进行整体式设计的扫描系统扫描电流成形方式及自动对中电路信号调制过程,包括为提高加速器运行安全性而设计的连锁保护信号。产业化现场使用事实已证明,该系统设计完全达到了设计要求,具有优良的扫描均匀度和长时间工作稳定可靠性。     

辐照直线加速器电子束扫描控制

 在工业辐照电子直线加速器的扫描线圈内通以准三角波电流能使电子束在扫描方向分布均匀。系统的扫描电流周期和调制器的主脉冲同步, 可消除扫描均匀性中出现的拍频现象。根据速调管调制器主振脉冲频率、扫描宽度和电子束的束斑大小可以定出辐照床的最高运动速度以实现高效率的辐照。     

强流非聚焦型相对论性电子束的产生及其特性的研究

本文论述产生强流非聚焦型相对论性电子束的物理机制及其特性,结合国际上和中国原子能科学研究院的工作来说明产生这种束流的几个关键的技术问题,如阴极等离子体的形成和运动,电子束流自磁场对束流箍缩及束流密度均匀性的影响、阳极等离子体的形成及其影响等。至今为止国际上尚未形成一种比较严格的理论模型来解析该二极管中的电子束行为,本文试图将国际上有关这方面的研究做个综述并对一些分析做些改进,如束流自磁场对箍缩及束流密度均匀性的影响。     

毫米波静电聚焦行波管电子光学系统的设计

介绍了静电聚焦方式在毫米波行波管中的独特优势,分析了周期静电聚焦场的建立方法。基于某Ka波段行波管,首先根据指标要求设计了强流电子枪并选择类梳齿状结构作为其慢波电路,然后对电子枪和类梳齿状慢波电路组成的电子光学系统进行了模拟计算,最后对慢波电路的关键尺寸进行了容差分析。结果显示,在周期静电场的作用下,电子注全部平稳地通过了慢波系统。良好的静态通过率为后续高效率的注-波互作用奠定了基础,证明了利用静电场聚焦毫米波行波管中大电流密度电子注的可行性。     

Dosimetric measurements and Monte Carlo simulation for achieving uniform surface dose in pulsed electron beam irradiation facility

A prototype pulsed electron beam irradiation facility for radiation processing of food and medical products is being commissioned at our centre in Indore, India. Analysis of surface dose and uniformity for a pulsed beam facility is of crucial importance because it is influenced by various operating parameters such as beam current, pulse repetition rate (PRR), scanning current profile and frequency, scanning width and product conveying speed. A large number of experiments are required to determine the harmonized setting of these operating parameters for achieving uniform dose. Since there is no readily available tool to set these parameters, use of Monte Carlo methods and computational tools can prove to be the most viable and time saving technique to support the assessment of the dose distribution. In the present study, Monte Carlo code, MCNP, is used to simulate the transport of 10 MeV electron beam through various mediums coming into the beam path and generate an equivalent dose profile in a polystyrene phantom for stationary state. These results have been verified with experimentally measured dose profile, showing that results are in good agreement within 4%. The Monte Carlo simulation further has been used to optimize the overlapping between the successive pulses of a scan to achieve ±5% dose uniformity along the scanning direction. A mathematical model, which uses the stationary state data, is developed to include the effect of conveyor speed. The algorithm of the model is discussed and the results are compared with the experimentally measured values, which show that the agreement is better than 15%. Finally, harmonized setting for operating parameters of the accelerator are derived to deliver uniform surface dose in the range of 1–13 kGy/pass.     

Beam distribution reconstruction simulation for electron beam probe

An electron beam probe(EBP) is a detector which makes use of a low-intensity and low-energy electron beam to measure the transverse profile, bunch shape, beam neutralization and beam wake field of an intense beam with small dimensions. While it can be applied to many aspects, we limit our analysis to beam distribution reconstruction.This kind of detector is almost non-interceptive for all of the beam and does not disturb the machine environment.In this paper, we present the theoretical aspects behind this technique for beam distribution measurement and some simulation results of the detector involved. First, a method to obtain a parallel electron beam is introduced and a simulation code is developed. An EBP as a profile monitor for dense beams is then simulated using the fast scan method for various target beam profiles, including KV distribution, waterbag distribution, parabolic distribution,Gaussian distribution and halo distribution. Profile reconstruction from the deflected electron beam trajectory is implemented and compared with the actual profile, and the expected agreement is achieved. Furthermore, as well as fast scan, a slow scan, i.e. step-by-step scan, is considered, which lowers the requirement for hardware, i.e. Radio Frequency deflector. We calculate the three-dimensional electric field of a Gaussian distribution and simulate the electron motion in this field. In addition, a fast scan along the target beam direction and slow scan across the beam are also presented, and can provide a measurement of longitudinal distribution as well as transverse profile simultaneously. As an example, simulation results for the China Accelerator Driven Sub-critical System(CADS) and High Intensity Heavy Ion Accelerator Facility(HIAF) are given. Finally, a potential system design for an EBP is described.     

L波段强流单束团注入器的束流动力学计算

自由电子激光器要求高亮度、低能散度的电子束注入波荡器(Undulator)。本文叙述提供高亮度电子束的高频电子直线加速器中的注入器部分的设计计算。注入器由L波段(1300MHz)的十二分频和三分频两个谐振腔预聚束器和一个基波频率的变相速聚束器组成。粒子运动方程中考虑了空间电荷效应和束流负载效应。电子枪的注入参数:脉冲宽度T=4ns;电流I=5A;电子的初始动能E_0=100keV;电子束分布为高斯型。参数优化设计结果:单束团宽度小于25ps,峰值电流达400A以上,电子的平均归一化能量>4,束团内的能量差小于200keV。     

铁电阴极相对论行波管初步研究

 研究了铁电材料的电子发射特性，根据实验和数值模拟结果给出了铁电发射特性的定性解释，并指出目前的几种铁电发射理论都不足以完备地解释各种实验现象。设计了Pierce型铁电阴极电子枪，实现了束流的二级压缩，其总束流大于100 A。在此基础上，分析和设计了具有盘荷波导慢波结构的相对论行波管，得到了带宽500 MHz，增益约25 dB的X波段行波放大输出。     

太赫兹波段Smith-Purcell辐射的介质加载光栅高频特性

提出了一种用于Smith-Purcell效应器件的介质加载光栅慢波结构,通过研究该结构的注-波互作用过程,推导出带电子注的色散方程,并数值求解出波的线性增长率.利用色散方程,结合电磁场传播的边界条件,推导出Smith-Purcell效应振荡器工作所需的起振电流.详细研究了高频结构长度、电子注主要参数和介质相对介电常数对起振电流的影响,并与普通金属光栅结构进行了比较.结果表明:保持其他参数不变时,高频结构长度越短,起振电流越大;保持高频结构参数不变时,起振电流随电子注厚度和注-栅距离的增大而增大,随电子注电压的增大而减小;与金属光栅相比,介质的引入提高了注-波互作用的增长率,有效减小了振荡器的起振电流.理论计算结果与软件CHIPIC的模拟结果比较符合.