система обнаженных проводников и способ для считывания пучка электронов

Формула изобретения

1. Детектор (104; 300) для считывания интенсивности пучка (106) электронов, сформированного вдоль траектории, содержащий:

обнаженный проводник (105; 404), прикрепленный к опоре (112), которая сконфигурирована для расположения проводника в пределах траектории пучка (106) электронов; и

второй проводник (107; 402), изолированный от обнаженного проводника (105; 404), причем проводник (107; 402) присоединен к потенциалу электрического напряжения и частично окружает обнаженный проводник (105; 404), чтобы формировать экран защиты от плазмы, при этом экран защиты от плазмы имеет окно, посредством которого обнаженный проводник (105; 404) открывается для экспонирования пучку (106) электронов, окно является расположенным по меньшей мере на направлении траектории пучка электронов.

2. Детектор по п.1, в котором второй проводник (107; 402) присоединен к потенциалу земли детектора (104).

3. Детектор по п.1, в котором второй проводник (107; 402) присоединен к потенциалу электрического напряжения, достаточному для воздействия на скорость, с которой электроны отбираются из плазмы в окрестности детектора (104).

4. Детектор по п.1, содержащий:

измеритель (126) тока для детектирования электрического тока в обнаженном проводнике (105) в качестве меры интенсивности пучка электронов.

5. Детектор по п.1, в котором обнаженный проводник (105) сформирован с внешним проводящим покрытием.

6. Детектор по п.5, в котором внешнее проводящее покрытие является инертным проводящим материалом.

7. Детектор по п.1, содержащий:

решетку обнаженных проводников для детектирования интенсивности пучка (106) электронов в каждом из множества местоположений в пределах траектории.

8. Детектор по п.7, в котором обнаженные проводники решетки скомпонованы под углами относительно требуемого направления транспортировки материала мишени в пределах области (108) мишени и в плоскости, расположенной поперек траектории.

9. Детектор по п.7, содержащий:

средство для сравнения уровня электрического тока, детектированного в по меньшей мере двух разных обнаженных проводниках в качестве меры интенсивности пучка электронов.

10. Детектор по п.1, в котором обнаженный проводник сформирован в качестве проводящей поверхности подложки.

11. Детектор по п.10, содержащий:

решетку обнаженных проводников, каждый сформирован на подложке, для детектирования интенсивности пучка электронов в каждом из многочисленных местоположений.

12. Детектор по п.11, в котором обнаженные проводники скомпонованы под углами относительно требуемого направления транспортировки материала мишени в пределах области (108) мишени и в плоскости, расположенной поперек траектории.

13. Детектор по п.1, содержащий:

изолирующий элемент (406), присоединенный к заземленному проводнику (402).

14. Детектор (104) по п.1, в сочетании с системой (100) для облучения области (108) мишени пучком (106) электронов, испускаемым вдоль траектории, содержащий:

генератор (102) пучка электронов для испускания пучка (106) электронов вдоль траектории, при этом генератор (102) пучка электронов включает в себя окно (124) выхода электронов, детектор (104) является расположенным в позиции вдоль траектории между генератором (102) электронов и областью (108) мишени, чтобы детектировать и измерять интенсивность пучка (106) электронов, выходящих из окна (124) выхода электронов.

15. Детектор по п.14, при этом детектор (104; 300) наложен на внешнюю часть окна (124) выхода электронов.

16. Детектор по п.14, содержащий:

контроллер (128) пучка электронов для регулирования интенсивности пучка (106) электронов в ответ на выходной сигнал детектора (104; 300) пучка электронов.

17. Детектор по п.14, в котором пучок (106) электронов испускается с энергией, меньшей, чем 100 кэВ.

18. Детектор по п.14, содержащий опору (114) для удерживания материала мишени на области (108) мишени, опора включает в себя:

по меньшей мере один ролик транспортировки ленты упаковочного материала.

19. Детектор по п.1, содержащий:

изолятор (406), сформированный в Н-образной конфигурации, при этом обнаженный проводник (404) и второй проводник (402) изолированы один от другого изолятором (406).

20. Система в сочетании с детектором по п.19, содержащая:

первый датчик, присоединенный к обнаженному проводнику (404);

второй датчик, присоединенный ко второму проводнику (402); и

процессор для объединения выходных сигналов первого и второго датчиков в качестве меры интенсивности пучка электронов.

21. Устройство для считывания интенсивности пучка (106) электронов, сформированного вдоль траектории, содержащее:

средство (404) для проведения тока, созданного электронами пучка (106) электронов; и

средство (406) для экранирования средства проведения от плазмы, средство (406) экранирования имеет окно (408), расположенное для непосредственного экспонирования по меньшей мере части средства (404) проведения на траекторию пучка электронов.

22. Устройство по п.21 в сочетании со:

средством (102) для испускания пучка (106) электронов вдоль траектории, средство (102) испускания включает в себя окно (124) выхода электронов; и

средством (114) для поддержки материала мишени на области (108) мишени.

23. Устройство по п.22, содержащее:

средство (126) для измерения электрического тока из средства (404) проведения в качестве меры интенсивности пучка электронов.

24. Устройство по п.22, в котором средство (404) проведения включает в себя:

решетку обнаженных проводников для детектирования интенсивности пучка (106) электронов в каждом из множества местоположений в пределах траектории.

25. Устройство по п.22, в котором средство (404) проведения сформировано в качестве проводящей поверхности на подложке.

26. Устройство по п.22, содержащее:

средство (128) для управляемого регулирования интенсивности пучка (106) электронов в ответ на выходной сигнал средства (126) детектирования.

27. Детектор для считывания интенсивности пучка электронов, сформированного вдоль траектории, содержащий:

обнаженный проводник (404), прикрепленный к опоре (112), которая сконфигурирована для расположения проводника (404) в пределах траектории пучка (106) электронов; и

второй проводник (402), изолированный от обнаженного проводника (404) и расположенный, чтобы воздействовать на влияние вторичных электронов на обнаженный проводник (404) существенным ограничением экспонирования обнаженного проводника (404) по меньшей мере направлением траектории (106) пучка электронов.

28. Детектор по п.27, в котором влияние вторичных электронов на обнаженный проводник (404) достигается существенным ограничением угла экспонирования упомянутого проводника для экспонирования по меньшей мере в направлении траектории (106) пучка электронов.

29. Детектор по п.27, содержащий:

измеритель (126) тока для измерения электрического тока в обнаженном проводнике (404, 105) в качестве меры интенсивности пучка электронов.

30. Детектор по п.27, содержащий:

решетку обнаженных проводников для детектирования интенсивности пучка (106) электронов в каждом из множества местоположений в пределах траектории.

31. Детектор по п.27, в котором обнаженный проводник сформирован в качестве проводящей поверхности на подложке.

32. Детектор по п.27, при этом детектор (104) наложен на внешнюю часть окна (124) выхода электронов.

33. Способ для облучения области (108) мишени пучком (106) электронов, испускаемым вдоль траектории, состоящий в том, что:

испускают пучок (106) электронов через окно (124) выхода электронов и вдоль траектории;

детектируют пучок (106) электронов, выходящий из окна (124) выхода электронов, детектирование выполняется с использованием обнаженного проводника (105; 404); причем второй проводник (107; 402), изолированный от обнаженного проводника (105; 404), частично окружает обнаженный проводник (105; 404), чтобы формировать плазменный экран, имеющий окно (408), расположенное по меньшей мере в направлении траектории пучка электронов; и

поддерживают перемещающийся материал мишени в требуемой позиции измерения относительно обнаженного проводника (105; 404).

34. Способ по п.33, в котором обнаженный проводник (105; 404) расположен между окном (124) выхода электронов и материалом мишени.

35. Способ по п.33, состоящий в том, что:

измеряют электрический ток из проводника (105; 404) в качестве меры интенсивности пучка электронов.

Описание изобретения к патенту

Пучки электронов используются в многообразии применений, в том числе, но не в качестве ограничения, облучении упаковочных материалов для целей стерилизации. Например, упаковочные материалы, такие как картоны, используемые чтобы удерживать жидкости для потребления человеком, стерилизуются с использованием излучения пучка электронов. Чтобы обеспечивать оперативное управление интенсивностью пучка электронов и чтобы отслеживать колебания однородности, датчики электронов используются для измерения излучения дозы. Сигнал с датчика анализируется и подается обратно в систему управления пучком электронов в качестве управляющего сигнала обратной связи. При стерилизации упаковочного материала, такая обратная связь с датчиком может использоваться для обеспечения достаточного уровня стерилизации. Разные уровни стерилизации могут выбираться в зависимости от того, насколько длинный срок хранения требуется, и производится ли распространение и хранение упаковок при положительной температуре или температуре окружающей среды.

Один из видов существующего датчика для измерения интенсивности пучка электронов, основанного на непосредственном способе измерения, использует проводник, размещенный в вакуумной камере. Вакуумная камера используется для обеспечения изоляции от окружающей среды. Так как основанные на вакууме датчики могут быть относительно крупными, они расположены в позициях вне прямой траектории пучка электронов, чтобы избежать затенения объектов мишени. Затенение, например, может мешать надлежащему облучению (и, таким образом, надлежащей стерилизации) упаковочного материала. Поэтому эти датчики полагаются на вторичную информацию с периферии пучка, или информацию из вторичного излучения, для обеспечения измерения.

В действии, электроны из пучка электронов, которые имеют достаточную энергию, будут проникать сквозь окно, такое как титановое (Ti) окно вакуумной камеры, и будут поглощаться проводником. Поглощенные электроны создают ток в проводнике. Величина этого тока является мерой количества электронов, проникающих сквозь окно вакуумной камеры. Этот ток обеспечивает измерение интенсивности пучка электронов в позиции датчика.

Известный датчик пучка электронов, имеющий вакуумную камеру с защитным покрытием и электрод, представляющий сигнальный провод внутри камеры, описан в опубликованной заявке № US 2004/0119024 на выдачу патента США. Стенки камеры используются для поддержания вакуумного объема вокруг электрода. Вакуумная камера имеет окно, точно выровненное с электродом для считывания плотности пучка электронов. Датчик сконфигурирован для размещения в положении, относительно движущегося изделия, являющегося облучаемым, напротив генератора пучка электронов для считывания вторичного излучения.

Подобный датчик пучка электронов описан в публикации WO 2004 061890 патента. В одном из вариантов осуществления этого датчика, вакуумная камера устранена, а электрод снабжен изолирующим слоем или пленкой. Изолирующий слой предусмотрен для устранения влияния со стороны электростатических полей и плазменных электронов, создаваемых пучком электронов, от существенного воздействия на выходной сигнал электрода.

Патент № 6,657,212 США описывает устройство обработки излучения пучка электронов, в котором изолирующая пленка предусмотрена на проводнике, таком как проводник из нержавеющей стали, устройства детектирования тока, размещенного снаружи окна электронно-лучевой трубки. Устройство измерения тока включает в себя измеритель тока, который измеряет детектируемый ток. Этот патент описывает преимущества покрытого керамикой детектора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрыт детектор для считывания интенсивности пучка электронов, сформированного вдоль траектории. Примерное детектирование включает в себя обнаженный проводник, прикрепленный к опоре, которая сконфигурирована для размещения проводника в пределах траектории пучка электронов; второй проводник, изолированный от обнаженного проводника, второй проводник является присоединенным к потенциалу электрического напряжения и частично окружающим обнаженный проводник для формирования экрана защиты от плазмы, имеющего окно, через которое обнаженный проводник экспонируется на пучок электронов, окно является расположенным по меньшей мере в направлении траектории пучка электронов.

Раскрыто устройство для считывания интенсивности пучка электронов, сформированного вдоль траектории. Примерное устройство включает в себя средство для проведения тока, созданного электронами пучка электронов; и средство для экранирования средства проведения от плазмы, средство экранирования имеет открытое окно, расположенное, чтобы экспонировать по меньшей мере часть средства проведения непосредственно на траекторию пучка электронов.

Раскрыт детектор для считывания интенсивности пучка электронов, сформированного вдоль траектории. Примерный детектор включает в себя обнаженный проводник, прикрепленный к опоре, которая сконфигурирована для расположения проводника в пределах траектории пучка электронов; и второй проводник, изолированный от обнаженного проводника и расположенный для воздействия на влияние вторичных электронов на обнаженный проводник существенным ограничением обнажения проводника по меньшей мере направлением траектории пучка электронов.

Раскрыт способ для облучения области мишени пучком электронов, испускаемым вдоль траектории. Раскрыт примерный способ для испускания пучка электронов через окно выхода электронов и вдоль траектории; детектирования пучка электронов, выходящего из окна выхода электронов, детектирование является выполняемым с использованием обнаженного проводника и второго проводника, изолированного от обнаженного проводника, второй проводник частично окружает обнаженный проводник для формирования экрана защиты от плазмы, имеющего окно, расположенное по меньшей мере в направлении траектории пучка электронов; и удерживания движущегося материала мишени в требуемой позиции измерения относительно обнаженного проводника.

В одном из частных вариантов осуществления изобретения детектор наложен на внешнюю часть окна выхода электронов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие признаки и варианты осуществления станут очевидными специалистам в данной области техники по прочтению последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления в соединении с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые номера ссылок были использованы для обозначения идентичных элементов, и на которых:

фиг.1 показывает примерную систему для облучения области мишени пучком электронов в соответствии с примерным вариантом осуществления;

фиг.2 и 3А-3В показывают примерные варианты осуществления многодетекторных конфигураций; и

фиг.4А-4К и 5 показывают альтернативные варианты осуществления детектора пучка электронов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг.1 показывает устройство, представленное примерной системой 100, для облучения области мишени в пределах пучка электронов, испускаемого вдоль траектории. Система 100 может включать в себя устройство, такое как детектор 104, для считывания интенсивности пучка электронов, сформированного вдоль траектории. Детектор 104 может включать в себя средство, такое как обнаженный проводник 105, для проведения тока, созданного электронами пучка электронов. В примерном варианте осуществления, обнаженный проводник 105 прикреплен к опоре 112, которая сконфигурирована для расположения проводника в пределах траектории пучка 106 электронов.

Детектор 104 также может включать в себя средство, такое как второй проводник 107, для экранирования средства проведения от плазмы, средство экранирования имеет окно, расположенное, чтобы экспонировать средство проведения на траекторию пучка электронов.

Второй проводник 107 может быть изолирован от обнаженного проводника 105 и может быть сконфигурирован для частичного окружения обнаженного проводника, чтобы формировать экран защиты от плазмы. Экран защиты от плазмы, например, может включать в себя окно, посредством которого по меньшей мере часть обнаженного проводника экспонируется непосредственно пучкам электронов, окно является расположенным по меньшей мере в направлении траектории пучка электронов.

В примерном варианте осуществления, второй проводник 107 присоединен к потенциалу электрического напряжения, такому как потенциал земли (например, потенциал земли примерной системы 100), или присоединен к потенциалу электрического напряжения, достаточному для воздействия на скорость, с которой электроны отбираются из плазмы в окрестности детектора.

Как упомянуто в материалах настоящей заявки, такая скорость может определяться опытным путем посредством регулирования напряжения, приложенного ко второму проводнику до тех пор, пока требуемый уровень устойчивости и точности в измерении интенсивности пучка электронов не достигается в течение заданного периода времени. В течение этого заданного периода времени, интенсивность пучка электронов может отслеживаться, например, посредством присоединения второго проводника к испытательному потенциалу и посредством одновременного использования второго независимого детектора (сконфигурированного подобно детектору по фиг.1, или другой пригодной конфигурации, со своим внешним слоем с потенциалом земли). Второй детектор может периодически помещаться на траектории пучка электронов в течение заданного периода времени, чтобы измерять интенсивность пучка электронов во время фазы настройки. Второй детектор, когда периодически помещается на траекторию пучка электронов, может использоваться для получения измерения, которое сравнивается с измерением, полученным с использованием детектора фиг.1 (который постоянно удерживается в пределах траектории пучка электронов). Между измерениями, второй детектор может убираться с траектории пучка электронов, и любое плазменное образование может разряжаться. Потенциал электрического напряжения на детекторе фиг.1 может настраиваться в течение разных циклов фазы настройки до тех пор, пока не идентифицирован потенциал электрического напряжения, приложенного ко второму проводнику, который обеспечивает требуемую устойчивость и точность измерений детектора фиг.1. В примерном варианте осуществления, потенциал электрического напряжения в порядке от 0 до 10 вольт может прикладываться ко второму проводнику.

В варианте осуществления фиг.1, второй проводник 107 расположен под проводником 105, из условия, чтобы «окно» формировалось обнаженной частью проводника 105, которая не является обращенной непосредственно ко второму проводнику 107. Дополнительные примерные варианты осуществления окна будут обсуждены позже по фиг.4. Второй проводник 107 изолирован от обнаженного проводника и расположен, чтобы воздействовать на влияние вторичных электронов на обнаженный проводник существенным ограничением обнажения обнаженного проводника по меньшей мере на направление траектории пучка электронов.

Примерный детектор 104 может использоваться в сочетании с другими частями системы 100 фиг.1. На фиг.1 система 100 включает в себя средство для испускания электронов, такое как генератор 102 пучка электронов, для испускания пучка 106 электронов вдоль траектории. Средство, такое как опора 114, предусмотрено для поддержки материала мишени в области 108 мишени. Детектор 104 может использоваться для считывания интенсивности пучка 106 электронов, сформированного генератором пучка электронов вдоль траектории, который облучает область 108 мишени.

Генератор 102 пучка электронов для испускания пучка 106 электронов вдоль траектории включает в себя вакуумную камеру 110. Опора 112 предусмотрена для удержания детектора пучка электронов в позиции вдоль траектории между вакуумной камерой и областью мишени. Детектор 104 изолирован от опоры 112 с помощью изолятора 109. Детектор 104 пучка электронов может быть сформирован с обнаженным проводником, расположенным в позиции вдоль траектории между вакуумной камерой 110 и областью 108 мишени, чтобы детектировать и мгновенно измерять интенсивность пучка 106 электронов, выходящего из вакуумной камеры.

Опора 114, которая предусмотрена для поддержки материала мишени в пределах окрестности области 108 мишени, например, может быть ассоциативно связана с устройством 116 крепления упаковочного материала. В примерном варианте осуществления, опора 114 для материала мишени может быть роликом транспортировки ленты упаковочного материала или любым другим подходящим устройством. Опора 114 может использоваться для удержания материала мишени в области мишени в требуемой позиции измерения относительно обнаженного проводника детектора 104 пучка электронов.

Требуемая позиция измерения, например, может быть позицией, которая является постоянным расстоянием от обнаженного проводника. В качестве альтернативы, она может быть позицией, которая является регулируемым, с высокой повторяемостью изменяющимся расстоянием от обнаженного проводника. По существу, требуемая позиция измерения может быть одним из многочисленных условий, в то время как материал перемещается в или около окрестности пучка 106 электронов.

Опора 112 для детектора 104 пучка электронов может быть сконфигурирована для размещения детектора между генератором пучка электронов и областью 108 мишени, в пределах прямой траектории пучка электронов, который должен формироваться генератором 102 пучка электронов. Как упомянуто в материалах настоящей заявки, фраза «в пределах прямой траектории» указывает ссылкой на расположение между выпуском пучка электронов окна выхода пучка электронов и областью мишени, из условия, чтобы считывались все электроны вдоль требуемой траектории пучка 106, а не только электроны ограниченной области. Электроны из пучка в параллельных траекториях воздействуют на объект мишени, размещенный в области 108 мишени.

Генератор 102 пучка электронов, как показано в примерном варианте осуществления фиг.1, включает в себя источник 118 питания высокого напряжения, пригодный для выдачи достаточного напряжения, чтобы приводить в действие генератор пучка электронов для требуемого применения. Генератор пучка электронов также включает в себя источник 120 питания цепей накала, снабженный опорой на высокое напряжение источника 118 питания высокого напряжения, с подходящим выходным напряжением для испускающего электроны катода 122 прямого накала генератора пучка электронов. В дополнение, источник питания высокого напряжения включает в себя управление 119 сеткой.

Катод 122 прямого накала может быть помещен в отражатель внутри вакуумной камеры 110. В примерном варианте осуществления, вакуумная камера 110 может быть герметизирована. В действии, электроны (е^-) с катода 122 прямого накала испускаются вдоль траектории пучка электронов, такой как траектория вдоль пучка 106 электронов, в направлении на область 108 мишени.

В примерном варианте осуществления фиг.1, детектор 104 показан в качестве являющегося независимым от генератора 102 пучка электронов. Пучок 106 электронов, сформированный катодом 122 прямого накала, может проходить через окно 124 выхода электронов генератора пучка электронов.

Электроны, которые достигают детектора 104 пучка электронов, могут детектироваться и измеряться. Например, может быть предусмотрен измеритель 126 тока для измерения электрического тока в обнаженном проводнике детектора 104 пучка электронов в качестве меры интенсивности пучка электронов. Выходной сигнал из измерителя тока может подаваться в контроллер 128, который может служить в качестве средства для регулирования интенсивности пучка электронов в ответ на выходной сигнал детектора пучка электронов. Например, интенсивность пучка электронов может регулироваться до уставки с использованием обратной связи из контроллера 128. В примерных вариантах осуществления, может испускаться пучок электронов, например, с энергией в менее чем 100 кэВ, либо больше или меньше, по желанию (например, от 60 до 80 кэВ).

Измеритель 126 тока может быть любым устройством, пригодным для измерения интенсивности пучка электронов непосредственно или опосредованно. Например, измеритель тока может быть вольтметром в сочетании с резистором, или амперметром, либо другим подходящим устройством.

Примерный детектор 104 пучка электронов включает в себя обнаженный проводник, который, например, может быть сформирован в виде зонда из неизолированной электродной проволоки. В примерном варианте осуществления, обнаженный проводник детектора 104 может быть проводом из меди или нержавеющей стали, либо любым другим подходящим проводником. Для защиты провода от окружающей среды, он может быть покрыт проводящим покрытием. Например, наружное проводящее покрытие может быть инертным проводящим материалом, таким как золото или алмаз.

Проводник, когда вводится пучок электронов, может захватывать электроны, которые могут регистрироваться в качестве электрического тока, представляющего мгновенное измерение интенсивности пучка электронов. Проводник может быть сконфигурирован в относительно небольшом размере, чтобы подходить любой геометрии.

Когда электрон, испущенный с катода 122 прямого накала по фиг.1, перемещается по направлению к области мишени, он может сталкиваться с молекулами воздуха вдоль этой траектории. Испущенные электроны могут иметь достаточную энергию для ионизации газа вдоль этой траектории, тем самым создавая плазму, которая содержит ионы и электроны. Электроны плазмы являются вторичными электронами или тепловыми электронами с низкой энергией по сравнению с электронами из пучка электронов. Электроны плазмы имеют случайную векторную скорость и проходят только расстояние, длина которого является небольшой долей среднего свободного пробега для электронов пучка.

В примерных вариантах осуществления, детектор может быть сформирован в качестве узла отображения дозы. Например, фиг.2 показывает примерный вариант осуществления, в котором могут быть предусмотрены двумерные измерения интенсивности пучка электронов. Здесь примерная решетка детекторов сформирована в качестве сетки для детектирования интенсивности пучка электронов в каждом из множества местоположений в пределах двух измерений поперечного сечения траектории пучка электронов (то есть в плоскости, перпендикулярной траектории пучка электронов).

В детекторе 300 по фиг.2, решетка детекторов 302 может быть предусмотрена в сетчатой компоновке, которая может быть прикреплена к окну 306 выхода электронов. Детектор 300, таким образом, может рассматриваться в качестве сети детекторов или узла отображения дозы. Информация из каждого проводника (например, амплитуды сигналов, разности/отношения сигналов, позиции проводников и так далее) может использоваться для создания графика интенсивности излучения с помощью процессора 304.

В дополнение, сетчатая компоновка может функционировать в качестве защиты для окна 306 выхода. В дополнение, в примерном варианте осуществления фиг.2, детекторы 302 могут быть скомпонованы под углами друг к другу, и/или под углами относительно требуемого направления транспортировки материала мишени в области мишени, и в плоскости, перпендикулярной траектории пучка электронов. Такая конфигурация может иметь следствием минимальное затенение материала мишени, проходящего под сеткой.

Например, в тех случаях, когда объект мишени, такой как упаковочный материал, проходит с нижней части схемы, например, на фиг.2, в верхнюю часть схемы, все участки упаковочного материала будут одинаково облучаться пучком электронов по мере того, как проходит материал. Расположенные под углом детекторы будут считывать пучок электронов в многочисленных местоположениях по его двухмерному поперечному сечению, тем самым выдавая точный график интенсивности пучка электронов, не влияя на процесс стерилизации. Однако должно быть понятно, что, в примерном варианте осуществления (не показан), углом также могут быть 0 или 90 градусов, то есть детектор может быть расположен под прямыми углами к окну выхода электронов.

Фиг.3А и 3В показывают примерные варианты осуществления, в которых окна 308 и 310, соответственно, сформированы в качестве структур, имеющих ячеистые опоры. Окно выхода может быть сформировано с использованием фольги, поддерживаемой на ячеистой структуре. Отверстия ячеистой структуры предоставляют пучку электронов возможность проходить из вакуумной камеры по направлению к детектору 104а по фиг.3А. На фиг.3В, многочисленные детекторы 104b, 104с, 104d и 104е предусмотрены в симметричной компоновке. Конечно, может использоваться любое количество таких детекторов. Детекторы в этих вариантах осуществления также могут функционировать в качестве защиты окна.

Фиг.4А-4К показывают еще дополнительные варианты осуществления примерных детекторов. Эти детекторы могут использоваться в соответствии с примерными вариантами осуществления в качестве детектора 104 по фиг.1.

На фиг.4А показан детектор, содержащий обнаженный проводник 404, который используется для детектирования мгновенной энергии электронов в пучке электронов. Второй проводник 402 детектора 104 сформирован в виде наружного слоя, который изолирован от обнаженного проводника 404 изолирующего слоя 406. Второй проводник 402 присоединен к потенциалу электрического напряжения, такому как потенциал земли или любой другой требуемый потенциал, некоторым образом, как обсужденный касательно второго проводника 107 по варианту осуществления фиг.1.

Второй проводник 402 и изолирующий слой 406 только частично окружают проводник 404, так что проводник 404 экспонируется через окно 408 под требуемым углом экранирования/экспонирования. В примерном варианте осуществления, описанном в материалах настоящей заявки, угол экспонирования является углом, который представляет часть проводника 404, которая непосредственно экспонируется на пучок 106 электронов (например, пучок, испускаемый через окно 124 пучка электронов).

На фиг.4А обнаженная часть проводника 404 составляет приблизительно 60 градусов, из условия, чтобы углом экранирования/экспонирования были бы 300 градусов. Конечно, может использоваться любой подходящий угол экранирования/экспонирования, в том числе, но не в качестве ограничения, углы в 180 градусов, либо меньшие или большие.

В варианте осуществления фиг.4А, когда материал мишени расположен на постоянном расстоянии от проводника, плазма по существу не оказывает влияние на проводник и измерения интенсивности пучка электронов. Плазма по существу будет притягиваться к материалу мишени и не будет захватываться проводником 404.

Фиг.4А-4К показывают варианты осуществления детектора, например, который может использоваться в случаях, где расстояние от детектора до материала мишени флуктуирует. Эти детекторы также могут использоваться, например, для постоянных расстояний или расстояний, которые изменяются контролируемым образом.

Фиг.4В показывает альтернативный вариант осуществления, который содержит обнаженный проводник 404 и второй проводник 402, удерживаемый под потенциалом электрического напряжения, таким как земля. Второй проводник сформирован с U-образным поперечным сечением и, как показано, углом экранирования/экспонирования в 180 градусов. Предусмотрен второй проводник 402, так что изменения количества электронов плазмы, близких к обнаженному проводнику 404, будут подавляться вторым проводником 402.

Второй проводник 402 может использоваться для минимизации влияния плазмы на измерение тока и создает экранирование для проводника 404, предохраняя его от существенного влияния окружающих электронов плазмы. Электроны плазмы, взамен, будут притягиваться заземленным проводником 402. В варианте осуществления, показанном на фиг.4В, воздух между проводником 404 и заземленным проводником 402 служит в качестве изоляции. Альтернативные конфигурации по отношению к использованию цилиндрического проводника 404 будут очевидны специалистам в данной области техники. Например, предпочтительнее, чем цилиндрический, может формироваться квадратный проводник.

На фиг.4С заземленный проводник 402 сформирован с более упорядоченной конфигурацией, с углом экранирования/экспонирования в 180 градусов.

Фиг.4D-4J, подобно фиг.4А, включают в себя изолирующий материал между обнаженным проводником 404 и заземленным проводником 402 в качестве изоляции. Фиг.4D-4J показывают альтернативные конфигурации детектора 104, в которых, для целей иллюстрации, угол экранирования/экспонирования составляет 180 градусов.

На фиг.4D более упорядоченные поперечные сечения используются для обнаженного проводника 404 и заземленного проводника 402, и изолирующий материал 406 предусмотрен между двумя проводниками.

Фиг.4Е показывает детектор, содержащий обнаженный проводник 404, имеющий прямоугольное поперечное сечение, и второй проводник, сформированный в качестве заземленной подложки 402, с изолирующим элементом 406 между ними.

Фиг.4F показывает подобную конфигурацию, в которой подложка 402 сформирована, чтобы соответствовать форме изолирующего слоя 406 и обнаженного проводника 404.

На фиг.4G компоновка по фиг.4F используется с цилиндрическим обнаженным проводником 402. На фиг.4G, отметим, что второй проводник 402 охватывает верхнюю поверхность изолирующего слоя 406, обращенную к генератору пучка электронов.

На фиг.4Н используются имеющий цилиндрическую форму обнаженный проводник и заземленный проводник, при этом второй проводник 402 имеет окно 408, сформированное в качестве проема в направлении, обращенном к генератору пучка электронов.

На фиг.4I показан другой вариант осуществления, в котором детектор сформирован в качестве трехслойной структуры с U-образным поперечным сечением, содержащей обнаженный проводник 404 и второй проводник 402 с изолирующим слоем 406 между ними.

На фиг.4J показан вариант осуществления, до некоторой степени подобный таковому по фиг.1, на котором изолирующий слой 406 имеет U-образное поперечное сечение. Второй проводник 402 разделен на два участка, в силу чего, каждый соответственный участок предусмотрен на одном конце плеча U. Обнаженный проводник 404 предусмотрен на внутренней стороне U-образного изолирующего слоя и изолирован от вторых проводников 402.

Таким образом, в этих конфигурациях, по меньшей мере часть проводника 404 непосредственно экспонируется на пучок электронов из генератора пучка электронов. Конечно, специалисты в данной области техники будут принимать во внимание, что могут использоваться другие конфигурации, а также формы и выборы материалов для обнаженного проводника, второго проводника и изолирующего слоя. Например, обнаженный проводник может формироваться в качестве проводящей поверхности подложки. Таким же образом второй проводник может формироваться в качестве проводящей поверхности подложки. Подложка может быть изолирующим слоем, или элементом, в который сформированы оба проводника.

Фиг.4К показывает альтернативный вариант осуществления, в котором обнаженный проводник 404 включен в пределы изолятора, сформированного в качестве изолирующего слоя 406, который является Н-образной конфигурацией. Второй проводник 402 предусмотрен в пределах части Н-образного изолирующего элемента 406, из условия, чтобы он был изолирован от обнаженного проводника 404, и не экспонировался непосредственно на пучок 106 электронов, например, испускаемый из окна 104 выхода электронов. Проводники 402, 404 могут быть сформированы в качестве неизолированной электродной проволоки.

Каждый из обнаженного проводника 404 и второго проводника 402 может быть присоединен к измерительным устройствам, таким как измерители 412 и 414 тока, которые выдают выходные сигналы A₁ и А₂, соответственно. Выходные сигналы из измерителей 412 и 414 тока могут подаваться в контроллер 128 фиг.1. Интенсивность пучка электронов может определяться в качестве меры A₁-A₂, при этом A₁ является измерением тока, пропорциональным обоим, электронам и плазме, наряду с тем, что А₂ является только измерением плазмы. Эти измерения также могут использоваться для определения интенсивности пучка электронов.

На фиг.5 показан вариант осуществления, до некоторой степени подобный таковому по фиг.4А. Предусмотрен обнаженный проводник 504, который предпочтительно сделан из металла, например алюминия. Упомянутый проводник 504 частично покрыт изолирующим слоем 506, сделанным из оксида, например оксида алюминия (Аl₂ О₃). Изолирующий слой, в качестве альтернативы, может быть сделан из другого изолирующего материала, например такого как полимер. Второй проводник 502 сформирован снаружи изолирующего слоя 506. Упомянутый второй проводник 502 предпочтительно сделан из золота (Au). Второй проводник 502 и изолирующий слой 506 только частично окружают проводник 504 в области мишени, так что проводник 504 экспонируется через окно 508. Однако окно 508 не тянется по полной длине детектора, а только в области мишени, то есть на траектории пучка электронов. На концах детектора алюминиевая проволока обнажена, чтобы действовать в качестве соединителей для детектора. Детектор согласно этому варианту осуществления может изготавливаться по той причине, что алюминиевый провод покрыт толстым слоем оксида алюминия, например, с использованием процесса анодирования. Золотой слой осаждается, например, с использованием технологии плазменного осаждения паров. Впоследствии, окно 508 шлифуется для экспонирования провода 504.

Вариант осуществления по фиг.5, в качестве альтернативы, может содержать изолирующий слой 506, сделанный из керамической трубки, например, трубки оксида алюминия (Аl₂О₃). Обнаженный проводник 504 может быть проводом из нержавеющей стали, возможно, с тонким покрытием из золота. Диаметр провода предпочтительно является слегка меньшим, чем внутренний диаметр трубки, так что провод может вталкиваться в трубку во время изготовления детектора. Таким образом, детектор будет нечувствительным к тепловому расширению. Трубка покрывается вторым проводником в виде слоя 502 золота на ее наружной поверхности. Впоследствии, окно 508 шлифуется для экспонирования провода 504. Окно может иметь любую форму, такую как прямоугольная, эллиптическая и т.п.

Специалистами в данной области техники будет приниматься во внимание, что настоящее изобретение может быть воплощено в других специфичных формах, не выходя из его сущности и неотъемлемых характеристик. Поэтому раскрытые в настоящее время варианты осуществления, во всех отношениях, считаются иллюстративными, а не ограниченными. Объем изобретения скорее указан прилагаемой формулой изобретения, чем предшествующим описанием, и все изменения, которые оказываются в пределах ее смысла и области эквивалентности подразумеваются содержащимися в ней.