ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЙТРАЛЬНОГО ПУЧКА И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ С ИХ ПОМОЩЬЮ

1. Сенсорное устройство для определения характеристик пучка, содержащее:
кожух вокруг центральной области, имеющий апертуру, выполненную с возможностью пропускания пучка из камеры пониженного давления в центральную область для определения характеристик;
ударную пластину для пучка, расположенную внутри центральной области для приема пучка и поглощения энергии пучка, причем упомянутая ударная пластина, по меньшей мере, частично термически изолирована от упомянутого кожуха;
температурный датчик для измерения изменения температуры, вызванного в ударной пластине принятым пучком;
первый датчик давления, соединенный посредством текучей среды с центральной областью для измерения изменения давления внутри кожуха, вызванного пучком, пропущенным через апертуру; и
систему обработки для обработки измеренного изменения температуры и измеренного изменения давления, чтобы определять характеристики пучка.
2. Сенсорное устройство по п. 1, в котором пучок получен из ускоренного ионного пучка газовых кластеров и содержит газовые кластеры и/или ионы газовых кластеров; дополнительно в котором ударная пластина для пучка выполнена с возможностью диссоциации упомянутых газовых кластеров и/или ионов газовых кластеров.
3. Сенсорное устройство по п. 1, дополнительно содержащее:
D
средство калибровки для калибровки чувствительности, k, первого датчика давления к газу, транспортируемому пучком в
центральную область кожуха; и
A
средство калибровки чувствительности, k, температурного датчика к мощности пучка; и
D
A
в котором система обработки использует kи k при определении характеристик пучка.
4. Сенсорное устройство по п. 3, дополнительно содержащее:
B
средство калибровки для калибровки чувствительности, k, первого датчика давления к фоновому газу в камере пониженного давления; и
B
в котором система обработки использует k при определении характеристик пучка.
5. Сенсорное устройство по п. 3, дополнительно содержащее:
второй датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления в камере пониженного давления; и
c
средство калибровки для калибровки чувствительности, k, второго датчика давления к изменению давления фонового газа в камере пониженного давления; и
c
в котором система обработки использует k при определении характеристик пучка.
6. Сенсорное устройство по п. 1, в котором пучок является нейтральным пучком или диссоциированным нейтральным пучком, и система обработки определяет одну или более характеристик пучка, выбранных из группы, состоящей из:
M
потока отработанного газа в пучке, C;
N
транспортировки массы полного пучка, C;
О
транспортировки ускоренной части массы полного пучка, С;
ускоренного массового нейтрального потока, Cp;
энергии на атом в нейтральном пучке, Cs; и
U
энергии на атом ускоренной части полного пучка, C.
7. Сенсорное устройство по п. 1, в котором температурный датчик включает в себя первый и второй температурные датчики, расположенные для измерения температур ударной пластины для пучка и кожуха, соответственно.
8. Сенсорное устройство по п. 1, в котором кожух выполнен с возможностью действия в качестве цилиндра Фарадея для сбора заряда ионного пучка и измерения тока пучка, и дополнительно в котором система обработки выполнена с возможностью использования измерения тока пучка для определения характеристик пучка.
9. Сенсорное устройство по п. 8, в котором пучок получают из ускоренного ионного пучка газовых кластеров и содержит ионы, и система обработки определяет одну или более характеристик пучка, выбранных из группы, состоящей из:
N
транспортировки массы полного пучка, C;
Q
массового потока заряженных частиц, C;
R
отношения среднего размера заряженных частиц к заряду, C;
Т
энергии на атом заряженных частиц, C, и
V
полной энергии на заряд заряженных частиц, C.
10. Сенсорное устройство по п. 1, в котором пучок является нейтральным пучком.
11. Сенсорное устройство по п. 10, в котором пучок является диссоциированным нейтральным пучком.
12. Сенсорное устройство по п. 1, дополнительно содержащее:
камеру пониженного давления;
генератор ионного пучка газовых кластеров;
средство ускорения ионного пучка газовых кластеров;
средство преобразования ускоренного ионного пучка газовых кластеров в нейтральный пучок, имеющий траекторию;
средство расположения апертуры в кожухе на траектории для пропускания пучка в центральную область для измерения и определения характеристик;
средство удержания детали для введения детали в траекторию;
в котором средство обработки использует определенные характеристики пучка для управления обработкой детали нейтральным пучком.
13. Способ определения характеристик пучка частиц, содержащий этапы, на которых:
принимают пучок частиц в центральной области кожуха с пониженным давлением;
воздействуют принятым пучком на ударную пластину для пучка, которая термически изолирована от кожуха;
измеряют изменение температуры ударной пластины для пучка за счет воздействия пучка;
измеряют изменение давления внутри кожуха за счет приема пучка; и
обрабатывают измеренное изменение температуры и измеренное изменение давления, чтобы определить характеристики пучка.
14. Способ по п. 13, дополнительно содержащий этапы, на которых:
D
калибруют чувствительность, k, датчика давления для кожуха к изменениям давления газа, создаваемым при приеме пучка; и
A
калибруют чувствительность, k, температурного датчика ударной пластины для пучка к мощности воздействующего пучка,
D
A
в котором на этапе обработки система использует k и k при определении характеристик пучка.
15. Способ по п. 13, дополнительно содержащий этапы, на которых измеряют давление в кожухе с пониженным давлением и используют измеренное давление в камере пониженного давления для определения характеристик пучка на этапе обработки.
c
16. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этапы, на которых калибруют чувствительность, K, датчика давления в кожухе с пониженным давлением и используют чувствительность Kc для определения характеристик пучка на этапе обработки.
17. Сенсорное устройство по п. 13, в котором пучок является нейтральным пучком или диссоциированным нейтральным пучком и на этапе обработки определяют одну или более характеристик пучка, выбранных из группы, состоящей из:
M
потока отработанного газа в пучке, C;
N
транспортировки массы полного пучка, C;
О
транспортировки ускоренной части массы полного пучка, С;
ускоренного массового нейтрального потока, Cp;
энергии на атом в нейтральном пучке, Cs; и
U
энергии на атом ускоренной части полного пучка, C.
18. Способ по п. 13, дополнительно содержащий этап, на котором измеряют электрический ток в кожухе и ударной пластине для пучка благодаря приему и воздействию пучка, в котором этап обработки включает в себя этап, на котором обрабатывают измеренный электрический ток для определения характеристик пучка.
19. Сенсорное устройство по п. 18, в котором пучок получают из ускоренного ионного пучка газовых кластеров и содержит ионы, и система обработки определяет одну или более характеристик пучка, выбранных из группы, состоящей из:
N
транспортировки массы полного пучка, C;
Q
массового потока заряженных частиц, C;
R
отношения среднего размера заряженных частиц к заряду, C;
Т
энергии на атом заряженных частиц, C, и
V
полной энергии на заряд заряженных частиц, C.
20. Способ определения одной или более характеристик пучка, имеющего траекторию в камере пониженного давления, содержащий этапы, на которых:
обеспечивают кожух, имеющий центральную область и апертуру, соединенную с камерой пониженного давления для пропускания пучка в центральную область для определения характеристик;
обеспечивают ударную пластину для пучка, расположенную внутри центральной области, для приема пропущенного пучка и поглощения энергии из пучка, причем упомянутая ударная пластина, по меньшей мере, частично термически изолирована от упомянутого кожуха;
обеспечивают температурный датчик для измерения изменения температуры, вызванного в ударной пластине принятым пучком, чтобы обеспечить сигнал измерения мощности пучка;
обеспечивают первый датчик давления, соединенный посредством текучей среды с центральной областью, для измерения изменения давления внутри кожуха, вызванного пучком, пропущенным через апертуру, чтобы обеспечить сигнал измерения транспортировки газа пучка;
обеспечивают средство обработки для обработки сигнала измерения мощности пучка и сигнала измерения транспортировки газа пучка для определения характеристик пучка.
21. Способ по п. 20, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают систему управления, использующую по меньшей мере одну определенную характеристику пучка для управления процессом.
22. Способ по п. 20, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают устройство в камере пониженного давления для создания ионного пучка газовых кластеров.
23. Способ по п. 22, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают элементы внутри камеры пониженного давления, чтобы полностью нейтрализовать ионный пучок газовых кластеров.
24. Способ по п. 22, дополнительно содержащий этап, на котором обеспечивают элементы в камере пониженного давления для диссоциации ионного пучка газовых кластеров.