具体实施方式

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。

请参阅附图1-2，本发明提供了一种电子束加工设备扫描系统，包括：中央控制器、驱动电源、阻抗平衡网络和扫描装置；其中，中央控制器产生两相同步控制电压信号，分别输入驱动电源；驱动电源输出电流经阻抗平衡网络送至扫描装置的绕组回路。中央控制器通过软件控制产生两相同步控制电压信号u_r和u_t，电压信号u_r和u_t分别送入驱动电源的两路甲乙类功率放大电路的输入端。由控制电压信号u_r和u_t控制电子束斑点的移动轨迹。驱动电源分别将控制电压信号u_r和u_t线性放大，输出两相电流i_r和i_t输入阻抗平衡网络，其中R相电流i_r正比于控制电压信号u_r，T相电流i_t正比于控制电压信号u_t。

所述驱动电源包括R相放大电路、T相放大电路、直流供电电源E1、直流供电电源E2、直流供电电源E3、直流供电电源E4、辅助电源+V和辅助电源-V，其中，R相放大电路由直流供电电源E1和直流供电电源E2供电，直流供电电源E1的负极和直流供电电源E2的正极相连并接扫描装置R相绕组的第二端；T相放大电路由直流供电电源E3和直流供电电源E4供电，直流供电电源E3的负极和直流供电电源E4的正极相连并接扫描装置T相绕组的第二端；R相放大电路和T相放大电路共用辅助电源+V和辅助电源-V，辅助电源+V的负极和辅助电源-V的正极相连，并作为R相放大电路和T相放大电路的公共端。

所述R相放大电路和所述T相放大电路结构相同；所述R相放大电路包括功率三极管T1、功率三极管T2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，其中，功率三极管T1的c极接直流供电电源E1的正极，功率三极管T2的c极接直流供电电源E2的负极，功率三极管T1的e极与功率三极管T2的e极相接作为R相放大电路的输出端并接公共端，电阻R1的第一端接辅助电源+V的正极，电阻R1的第二端与电阻R2的第一端相接并与功率三极管T1的b极相连，电阻R2的第二端与二极管D1的A极相接，二极管D1的K极与二极管D2的A极相接并作为R相放大电路的输入端，二极管D2的K极与电阻R3的第一端相接，电阻R3的第二端与电阻R4的第一端相接并与功率三极管T2的b极相连，电阻R4的第二端接辅助电源-V的负极。

所述阻抗平衡网络包括R相阻抗平衡网络和T相阻抗平衡网络，R相阻抗平衡网络的输入端接R相放大电路的输出端，R相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置R相绕组的第一端；T相阻抗平衡网络的输入端接T相放大电路的输出端，T相阻抗平衡网络的输出端接扫描装置T相绕组的第一端。

T相阻抗平衡网络的结构与参数均与R相阻抗平衡网络相同；R相阻抗平衡网络分为三种不同的结构：①R相并联式阻抗平衡网络；②R相串联式阻抗平衡网络；③R相复合式阻抗平衡网络。

R相并联式阻抗平衡网络的结构为：由n+1条支路并联组成，其中n为自然数；第一支路由电阻R_p1与电容C_p1串联构成，第一支路等效阻抗第二支路由电阻R_p2与电容C_p2串联构成，第二支路等效阻抗第n支路由电阻R_pn与电容C_pn串联构成，第n支路等效阻抗第n+1支路为电阻R_p0，第n+1支路等效阻抗Z_pn+1＝R_p0；R相阻抗平衡网络的等效阻抗Z_p，其中R相阻抗平衡网络的直流等效电阻R_p＝R_p0；R相驱动电源的负载等效阻抗Z_R＝Z_p+jωL_r+R_r，R相驱动电源的直流等效电阻R_R＝R_p+R_r；其中，ω为R相电流i_r的角频率即ω＝2πf，L_r、R_r分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。

R相串联式阻抗平衡网络的结构为：由m个并联单元串联组成，其中m为自然数，第一单元由电阻R_s1与电容C_s1并联构成，第一单元等效阻抗第二单元由电阻R_s2与电容C_s2并联构成，第二单元等效阻抗第m单元由电阻R_sm与电容C_sm并联构成，第m单元等效阻抗R相阻抗平衡网络的等效阻抗Z_s＝Z_s1+Z_s2+…+Z_sm，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻R_s＝R_s1+R_s2+…+R_sm；R相驱动电源的负载等效阻抗Z_R＝Z_s+jωL_r+R_r，R相驱动电源的直流等效电阻R_R＝R_s+R_r；其中，ω为R相电流i_r的角频率即ω＝2πf，L_r、R_r分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。

R相复合式阻抗平衡网络的结构为：由n+1条支路并联组成并联式阻抗平衡网络，由m条支路串联组成串联式阻抗平衡网络，所述并联式阻抗平衡网络和所述串联式阻抗平衡网络串联成复合式阻抗平衡网络，其中，n和m均为自然数；R相阻抗平衡网络的等效阻抗Z_ps＝Z_p+Z_s，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻R_ps＝R_p+R_s；R相驱动电源的负载等效阻抗Z_R＝Z_ps+jωL_r+R_r，R相驱动电源的直流等效电阻R_R＝R_ps+R_r；其中，ω为R相电流i_r的角频率即ω＝2πf，L_r、R_r分别为扫描装置R相绕组的等效电感和等效电阻。

本发明根据确定R相放大电路的直流供电电源E1和直流供电电源E2的幅值，其中，i_rm最大工作电流，ω_m为R相电流i_r的最大角频率，ΔV_m为功率三极管T1和功率三极管T2最小管压降；根据得出R相驱动电源的直流等效电阻R_R；

通过仿真选定阻抗平衡网络的参数，使得R相驱动电源的负载等效阻抗的绝对值随R相电流i_r的频率f变化不大，即|Z_R|≈R_R。

扫描装置为两相绕组和导磁框架组成的轴对称装置，安装在电子枪的电子束出口端，电子束从扫描装置的中轴通过，扫描装置的R相绕组和T相绕组结构参数相同，轴线对称分布，R相绕组和T相绕组的励磁电流i_r和i_t产生的磁场控制电子束在扫描装置径向平面上偏移。

本发明在扫描装置的绕组回路中串入阻抗平衡网络，通过调整阻抗平衡网络参数，消除或降低频率对扫描装置绕组回路等效阻抗绝对值的影响，高频时阻抗平衡网络的压降甚小，低频时阻抗平衡网络的压降较大，增加两相放大电路的直流供电电压来提高扫描装置的工作频率，但直流供电电压提高并未增加两相放大电路中的功率三极管的损耗，有利实现电子束加工设备高性能大幅值宽频扫描。

参见图1，电子束加工设备扫描系统的结构示意图，其中扫描装置R相绕组等效电感为0.35mH、等效电阻为4.2Ω，要求最高工作频率f_m＝20kHz、最大工作电流i_rm＝2A，R相绕组最大等效阻抗选取R相放大电路直流供电E₁＝E₂＝100V、最小管压降ΔV_m＝8V，适当选取R相阻抗平衡网络电路参数，使得R相驱动电源的负载阻抗值与频率关系如图3所示。T相的驱动电源、阻抗平衡网络、绕组分别与R相的驱动电源、阻抗平衡网络、绕组具有对称的结构及相同的电路参数。

实施例1：

阻抗平衡网络采用R相并联式阻抗平衡网络结构，如图4所示，R相并联式阻抗平衡网络电路由5条支路并联组成，其中第一支路由电阻R_p1与电容C_p1串联构成，第一支路等效阻抗第二支路由电阻R_p2与电容C_p2串联构成，第二支路等效阻抗第三支路由电阻R_p3与电容C_p3串联构成，第三支路等效阻抗第四单元由电阻R_p4与电容C_p4串联构成，第四单元等效阻抗第五支路为电阻R_p0，第五支路等效阻抗Z_p5＝R_p0；R相阻抗平衡网络的等效阻抗为Z_p，其中R相阻抗平衡网络的直流等效电阻R_p＝R_p0；R相驱动电源的负载等效阻抗Z_R＝Z_p+jωL_r+R_r，R相驱动电源的负载直流等效电阻R_R＝R_p+R_r。

R相驱动电源的负载直流等效电阻则R_p0＝R_R-R_r＝40.8Ω，选取R_p0＝40Ω。

通过仿真选定并联式阻抗平衡网络的参数，见表1，表1为R相并联式阻抗平衡网络电路元件参数。

表1

R相驱动电源的负载等效阻抗|Z_R|与频率关系，见表2。

表2

T相并联式阻抗平衡网络电路与R相并联式阻抗平衡网络电路的结构及参数都相同。

实施例2：

阻抗平衡网络采用R相串联式阻抗平衡网络结构，如图5所示，R相串联式阻抗平衡网络电路由4个并联单元串联组成，其中第一单元由电阻R_s1与电容C_s1并联构成，第一单元等效阻抗第二单元由电阻R_s2与电容C_s2并联构成，第二单元等效阻抗第三单元由电阻R_s3与电容C_s3并联构成，第三单元等效阻抗第四单元由电阻R_s4与电容C_s4并联构成，第四单元等效阻抗R相阻抗平衡网络的等效阻抗Z_s＝Z_s1+Z_s2+Z_s3+Z_s4，R相阻抗平衡网络的直流等效电阻R_s＝R_s1+R_s2+R_s3+R_s4；R相驱动电源的负载等效阻抗Z_R＝Z_s+jωL_r+R_r，R相驱动电源的负载直流等效电阻R_R＝R_s+R_r。

R相驱动电源的负载直流等效电阻则R_s1+R_s2+R_s3+R_s4＝40.8Ω，选取R_s1＝R_s2＝R_s3＝R_s4＝10Ω。

通过仿真选定串联式阻抗平衡网络的参数，见表3。

表3

R相驱动电源的负载等效阻抗|Z_R|与频率关系，见表4。

表4

T相串联式阻抗平衡网络电路与R相串联式阻抗平衡网络电路的结构及参数都相同。

实施例3：

R相阻抗平衡网络采用R相并联式阻抗平衡网络结构，如图6所示，R相复合式阻抗平衡网络电路由3条支路并联组成并联式阻抗平衡网络，由2个并联单元串联式阻抗平衡网络，所述并联式阻抗平衡网络和所述串联式阻抗平衡网络串联成复合式阻抗平衡网络；其中并联式阻抗平衡网络的第一支路由电阻R_n1与电容C_n1串联构成，第一支路等效阻抗第二支路由电阻R_n2与电容C_n2串联构成，第二支路等效阻抗第三支路由电阻R_n3与电容C_n3串联构成，第三支路等效阻抗并联式阻抗平衡网络的等效阻抗为Z_n，则并联式阻抗平衡网络的直流等效电阻为R_n＝R_n0；串联式阻抗平衡网络的第一单元由电阻R_m1与电容C_m1并联构成，第一单元等效阻抗第二单元由电阻R_m2与电容C_m2并联构成，第二单元等效阻抗串联式阻抗平衡网络的等效阻抗Z_m＝Z_m1+Z_m2，串联式阻抗平衡网络的直流等效电阻为R_m＝R_m1+R_m2；R相驱动电源的负载等效阻抗Z_R＝Z_n+Z_m+R_r，R相驱动电源的负载直流等效电阻R_R＝R_n+R_m+R_r。

R相驱动电源的负载直流等效电阻则R_n0+R_m1+R_m2＝40.8Ω，选取R_n0＝10Ω、R_m1＝10Ω、R_m2＝20Ω。

通过仿真选定复合式阻抗平衡网络的参数，见表5。

表5

R相驱动电源的负载等效阻抗|Z_R|与频率关系，见表6。

表6

T相复合式阻抗平衡网络电路与R相复合式阻抗平衡网络电路的结构及参数都相同。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。