ICS 31.260 CCS L 90 13 河北省 地方 标准 DB 13/T 6034—2024 热场发射电子枪灯丝更换与调校规范 2024 - 10 - 28发布 2024 - 11 - 28实施 河北省市场监督管理局 发布 DB 13/T 6034 —2024 I 前言 本文件按照 GB/T 1.1 -2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中共河北省委军民融合发展委员会办公室提出。 本文件由河北省军民融合标准化技术委员会（ HeB/TC 21 ）归口。 本文件起草单位：中国电子科技集团公司第十三研究所、河北杰微科技有限公司。 本文件主要起草人：郝晓亮、吴爱华、赵英伟、王秀海、孙虎、曹健、马培圣、张文雅、文黎 波、乔玉娥、郑飘逸、王维、赵伟、陈立红。DB 13/T 6034 —2024 1 热场发射电子枪灯丝更换与调校规范 1 范围 本文件给出了热场发射电子枪灯丝的失效判断标准，并规定了热场发射电子枪灯丝的更换和调 校操作流程等。 本文件适用于应用于电子束光刻机、扫描电镜、关键尺寸扫描电子显微镜等设备仪器的热场发 射电子枪灯丝的更换和调校，其它类型的电子枪灯丝的更换与调校不适用于本文件。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用 文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单） 适用于本文件。 GB/T 11651 个体防护装备选用规范 GB 50073 洁净厂房设计规范 3 术语和定义 本文件没有需要界定的术语和定义。 4 概述 热场发射电子枪的结构如图 1所示，包含：灯丝、抑制极、提取极、聚焦极、阳极。 热场发射电子枪的灯丝结构如图 2所示，主要由钨单晶、氧化锆组成。氧化锆的作用是使电子更 容易从灯丝发射。灯丝在使用过程中氧化锆会消耗，当氧化锆耗尽时，灯丝不能稳定地发射电子， 灯丝失效，需要对灯丝进行更换。热场发射电子枪的灯丝的寿命通常是 2-5年，需要定期更换。 灯丝更换完成以后，要对电子枪进行调校，以使电子枪能工作在合适的工作点，提高灯丝的使 用寿命。 5 一般要求 人员 5.1.1 应掌握电子光学等相关知识，能正确判断故障部位并进行更换操作。 5.1.2 应具备正确使用维修检测工具、仪器的能力。 5.1.3 维修人员应按要求穿戴工作服、工作帽、工作鞋，正确佩戴劳动防护用品。 环境 5.2.1 空气洁净度等级：满足 GB 50073规定的2级及以上等级要求 。 5.2.2 温度：22℃±2℃。 5.2.3 相对湿度： 30%～70%。 安全 5.3.1 维修人员按照 GB/T 11651 的要求使用个体防护装备。 5.3.2 维修人员应按操作要求正确使用工具。 5.3.3 维修过程涉及高压， 电压最高达到 100kV,维修人员应严格遵守安全规定， 按操作规程操作。 DB 13/T 6034 —2024 2 图1 热场发射电子枪结构图 图2 热场发射电子枪灯丝结构图 6 仪器设备 仪器 使用的仪器要求如下 ： a) 应进行定期检定或校准，并在检定或校准有效期内使用； b) 应满足检测、验证等的使用要求； c) 应满足安全要求，且其技术指标符合表 1的规定。 表1 使用仪器技术指标 名称 技术要求 用途 数字多用表 电阻：0.1Ω～2MΩ，最大允许误差： ±1% 用于灯丝的电阻检测 公制塞尺 0.01mm～3mm规格，最大允许误差： ±1% 用于检测聚焦极对中 显微镜 分辨力1μm 用于检测提取极对中 绝缘电阻测试仪 电阻：1 MΩ～200 MΩ，最大允许误差： ± 10% 用于灯丝的绝缘度检测 DB 13/T 6034 —2024 3 设备工具及辅助材料 使用的设备工具及辅助材料要求如下： a) 工具应完好无损、洁净，规格尺寸应与电子枪的尺寸相适应； b) 紧固工具的额定力矩应符合对应螺母紧固要求。 c) 主要设备工具及辅助材料技术指标应符合表 2的规定。 表2 主要设备工具及辅助材料 名称 技术要求 烘箱 30℃～70℃，最大允许误差： ±5% 超声清洗机 功率：50 W～150W，最大允许误差： ±5% 内六角扳手 0.5 mm～12 mm- 氮气枪 氮气压力： 0.3 MPa～0.4 MPa 丙酮 含量≥99.5% 酒精 含量≥99.7% 7 操作流程 热场发射电子枪灯丝的更换与调校具体操作流程按图 3进行。 图3 热场发射电子枪灯丝更换与调校流程图 8 灯丝失效判断 热场发射电子枪的调校标准 通过设备的软件，检查提取极电流，电子束光刻机应能稳定在 70 μA～150 μA之间，每小时变化 量低于1%， 扫描电镜和关键尺寸扫描电子显微镜应能稳定在 10 μA～50 μA之间， 每小时变化量低于 1%。 DB 13/T 6034 —2024 4 判断步骤 对于电子束光刻机提取极电流不能稳定在 70 μA～150 μA之间，扫描电镜和关键尺寸扫描电子显 微镜不能稳定在 10 μA～50 μA之间，按以下步骤检测： a) 在设备原来灯丝电流的基础上，加大灯丝电流，每次 1 mA，等待15分钟，观察提取极电流 是否能满足 8.1要求的条件，严禁超过该 灯丝出厂时规定的最大电流； b) 在设备原来提取压电压的基础上，加大提取极电压，每次 50 V，等待15分钟，观察提取极 电流是否能满足 8.1要求的条件，严禁超过设备规定的提取极电压； c) 在设备原来抑制极电压的基础上，降低抑制极电压，每次 5 V，等待15分钟，观察提取极 电流是否能满足 8.1要求的条件，严禁低于设备规定的抑制极电压。 通过以上的步骤如果还无法满足 8.1规定的条件，可以判定灯丝失效，需要更换。 9 新灯丝检测 新灯丝安装之前要对新灯丝进行检测，包含以下内容： a) 用数字多用表检测灯丝两个管脚之间的电阻值，电子束光刻机的灯丝电阻值应该小于等于 0.2 Ω，扫描电镜和关键尺寸扫描电子显微镜的灯丝电阻值应该小于等于 0.3 Ω； b) 用绝缘电阻测试仪检测灯丝任意管脚与外壳的绝缘度应该大于 200 MΩ； c) 在显微镜下观察灯丝应无明显形变与污损。 10 灯丝的更换 更换前的准备 10.1.1 记录电子枪当前的状态参数，包括阴极电压、提取极电压、抑制极电压、提取极电流、灯 丝电流等，并填入表格中的更换前电子枪状态栏，表格格 式见附录 A表A.1。 10.1.2 按照设备操作规程，将整个腔体充高纯氮气至常压状态，后将设备关机。 10.1.3 等待1个小时，断开电子枪与高压电源之间的连线。 10.1.4 参照设备说明书，将电子枪从设备取下，并置于清洁、光线充足、满足 GB 50073规定的2 级及以上等级的场所进行作业。 10.1.5 维修人员在进行灯丝的操作之前应更换干净的手套，现场维修人员不宜超过 2人。 10.1.6 取直径为 200 mm或以上的洁净培养皿，依次标记为：聚焦极、提取极、抑制极、灯丝固定 架、灯丝。 电子枪灯丝的更换步骤 10.2.1 取下聚焦极，放到标记为聚焦极的培养皿中。 10.2.2 断开提取极的连接线。 10.2.3 断开灯丝与基座的连接线。 10.2.4 将提取极、抑制极、灯丝一并从基座取下。 10.2.5 拆除提取极、抑制极，将灯丝取 下，并将抑制极和提取极放到对应的培养皿中。 10.2.6 将灯丝从灯丝固定架取下。 10.2.7 将提取极、抑制极、灯丝固定架、聚焦极放到丙酮超声清洗 10分钟，功率 50 W~100 W，然 后用氮气枪吹干后，再放置到 40℃的烘箱中烘干 15分钟，放到对应的培养皿中。 10.2.8 将9中检测合格的灯丝安装到灯丝架上。 10.2.9 将装配完成的灯丝架与提取极、聚焦极安装好。此过程需要在显微镜下观察灯丝在提取极 中的位置，通过调节，使得灯丝的正中心与提取极的正中心重合，必要时进行补光。此步骤为提取 极对中。 10.2.10 将10.2.9中装配完成的部件安装到电子枪的基座上，并连接好灯丝、提取极的连线。 10.2.11 用数字多用表的电阻档检测灯丝间的电阻，应满足 9(a)的要求。 10.2.12 用绝缘电阻测试仪，在 5 kV电压下检测提取极、聚焦极、抑制极、灯丝两两之间的绝缘电 阻，应该大于 200 MΩ。