电子束磁偏转器

李若寒1
1南方科技大学、深圳、广东、中国
发布日期 2026

磁偏转器作为扫描电镜及电子束曝光机等设备的核心组件,承担电子束对中与扫描偏转等关键功能。本研究分别以低磁导率铝和高磁导率铁为线圈芯材料,基于COMSOL Multiphysics的磁场模块与带电粒子追踪模块,仿真计算了线圈平面内的磁场分布,以及100 keV电子束通过偏转器后的偏转角度。在其余条件一致的前提下,铝芯与铁芯构型对应的电子束偏转角度分别为0.613°和10.737°,表明采用铁磁材料环芯可显著提高电子束最大偏转能力。进一步地,利用傅里叶分析将偏转磁场展开为多极场分量,并以六级场系数与二极场系数之比β(数值越小反映场均匀性越优)作为均匀性评价指标,求得铝芯与铁芯的β值分别为7.323×10³ m⁻²和1.258×10³ m⁻²,可见铁磁环芯亦能有效改善偏转器线圈平面内的磁场均匀性。综上,在其余条件不变且以提升偏转角度与磁场均匀性为目标时,高磁导率铁磁材料环芯相较低磁导率铝芯具有明显优势。

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