本發(fā)明涉及電氣控制裝置，具體涉及一種蒸發(fā)源控制器。

背景技術(shù)：

電子束加熱蒸發(fā)源是利用電場作用下高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊蒸發(fā)源使其蒸發(fā)為離子形成束流沉積在樣品表面。由于電子束加熱具有可控制的電流值、可調(diào)整電子束的轟擊面積等優(yōu)點(diǎn)，因此電子束加熱蒸發(fā)源控制器已經(jīng)成為實(shí)驗(yàn)物理領(lǐng)域廣泛使用的一種電氣控制裝置。同時(shí)蒸發(fā)源也可以進(jìn)行樣品的加熱，利用高壓的電子轟擊樣品產(chǎn)生熱效應(yīng)來把樣品加熱到指定的溫度。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種電子束加熱蒸發(fā)源控制器，如圖1所示，電子束加熱蒸發(fā)源控制器100包括電壓輸出裝置110、電流源130和溫度測量裝置140。

電壓輸出裝置110包括第一放大電路111、第一電壓表112、比例-積分-微分(PID)控制器113、信號選擇器115、電壓源114和第二電壓表122。第一放大電路111用于將其輸入端接收的束流I_b(皮安級至毫安級的電流)放大(例如線性放大)為對應(yīng)的電壓值并輸出。第一電壓表112用于測量第一放大電路111輸出的電壓值，根據(jù)電壓值和放大系數(shù)從而得到束流I_b的大小。其中第一放大電路111輸出的電壓作為PID控制器113的被控制量，用于表示束流設(shè)定值的模擬電壓信號V_bset作為PID控制器113的參考輸入量。信號選擇器115用于可選擇地將PID控制器113輸出的控制量V_set1或設(shè)定電壓V_set2作為電壓源114的設(shè)定電壓用以調(diào)節(jié)電壓源114的輸出電壓V_out1。第二電壓表122用于測量電壓源114的輸出電壓V_out1。由于電壓源114的輸出電壓V_out1能直接調(diào)節(jié)束流I_b的大小，因此電壓輸出裝置110可使得束流恒定。

電流源130根據(jù)設(shè)定電流VI_set輸出與其對應(yīng)的燈絲電流。電流源130中的電流表131用于測量燈絲電流的大小。

溫度測量裝置140包括第二放大電路141和第三電壓表142。第二放大電路141的輸入端接收熱偶輸入信號V_tc(其為與蒸發(fā)源的溫度成線性關(guān)系的電壓信號)，且輸出經(jīng)放大的電壓信號。第三電壓表142測量第二放大電路141輸出的電壓信號，從而得知蒸發(fā)源的溫度。

現(xiàn)有技術(shù)的電子束加熱蒸發(fā)源控制器100中的電壓源114在輸出固定的電壓時(shí)，由于負(fù)載的變化等其他因素其輸出電流不一定恒定，因此無法確保輸出功率恒定；其次電壓輸出裝置110、電流源130和溫度測量裝置140是3個(gè)獨(dú)立的儀器，在不增加儀器的前提下無法擴(kuò)展控制器100的功能或工作模式，例如使得蒸發(fā)源以手動(dòng)(恒電壓模式)或者或恒束流模式工作；如果需要擴(kuò)展電子束加熱蒸發(fā)源控制器100的功能，只能在控制器機(jī)箱中增加能實(shí)現(xiàn)所需功能、獨(dú)立工作的儀器，這樣導(dǎo)致電子束加熱蒸發(fā)源控制器成本增加和接線復(fù)雜度增加，并且由于儀器固有功能的限制，實(shí)際上很難增加或者改變其已有功能。再者，信號傳輸線或噪聲信號易影響電壓輸出裝置110中的第一放大電路111輸出的電壓信號，造成電壓源114輸出的電壓值有較大的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種電子束加熱蒸發(fā)源控制器，所述電子束加熱蒸發(fā)源控制器包括信號設(shè)定裝置、負(fù)反饋控制器、第一信號選擇器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、電壓源和乘法器，所述信號設(shè)定裝置用于輸出電壓設(shè)定數(shù)字信號和功率設(shè)定數(shù)字信號，所述第一信號選擇器用于可選擇地使得所述電壓設(shè)定數(shù)字信號或所述負(fù)反饋控制器輸出的控制量傳輸至所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器用于將接收的所述電壓設(shè)定數(shù)字信號或所述負(fù)反饋控制器輸出的控制量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的設(shè)定電壓，所述電壓源用于根據(jù)所述設(shè)定電壓輸出相對應(yīng)的輸出電壓，所述乘法器用于輸出與所述電壓源的輸出功率對應(yīng)的功率數(shù)字信號，所述負(fù)反饋控制器用于根據(jù)作為其參考輸入量的所述功率設(shè)定數(shù)字信號和作為其被控制量的功率數(shù)字信號輸出所述控制量。

優(yōu)選的，所述信號設(shè)定裝置還用于輸出燈絲電流設(shè)定數(shù)字信號并傳輸至所述第一信號選擇器，所述電子束加熱蒸發(fā)源控制器還包括電流源，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器還用于將所述燈絲電流設(shè)定數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的燈絲電流設(shè)定電壓，所述電流源用于根據(jù)所述燈絲電流設(shè)定電壓輸出相對應(yīng)的輸 出燈絲電流。

優(yōu)選的，所述信號設(shè)定裝置還用于輸出束流設(shè)定數(shù)字信號，所述電子束加熱蒸發(fā)源控制器還包括電流轉(zhuǎn)換器、第二信號選擇器和第三信號選擇器，所述電流轉(zhuǎn)換器用于將其輸入端接收的束流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的束流數(shù)字信號，所述第二信號選擇器和第三信號選擇器用于使得所述功率設(shè)定數(shù)字信號和所述功率數(shù)字信號分別作為所述負(fù)反饋控制器的參考輸入量和被控制量，或使得所述束流設(shè)定數(shù)字信號和所述束流數(shù)字信號分別作為所述負(fù)反饋控制器的參考輸入量和被控制量。

優(yōu)選的，所述信號設(shè)定裝置還用于輸出溫度設(shè)定數(shù)字信號并輸出至所述第二信號選擇器，所述電子束加熱蒸發(fā)源控制器還包括溫度轉(zhuǎn)換器，所述溫度轉(zhuǎn)換器用于將其接收的熱偶輸入信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的溫度數(shù)字信號并傳輸至所述第三信號選擇器，所述第二信號選擇器和第三信號選擇器還用于使得所述溫度設(shè)定數(shù)字信號和所述溫度數(shù)字信號分別作為所述負(fù)反饋控制器的參考輸入量和被控制量。

優(yōu)選的，所述電子束加熱蒸發(fā)源控制器還包括輸出擴(kuò)展數(shù)字信號的擴(kuò)展信號裝置，所述信號設(shè)定裝置還用于輸出擴(kuò)展設(shè)定數(shù)字信號，所述第二信號選擇器和第三信號選擇器還用于使得所述擴(kuò)展設(shè)定數(shù)字信號和擴(kuò)展數(shù)字信號分別作為所述負(fù)反饋控制器的參考輸入量和被控制量。

優(yōu)選的，所述負(fù)反饋控制器為PID控制器。

優(yōu)選的，所述負(fù)反饋控制器輸出的控制量為所述電流源的設(shè)定信號。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器還用于將與所述電壓源的輸出電壓對應(yīng)的第一電壓取樣信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第一電壓顯示數(shù)字信號，且將與所述電壓源的輸出電流對應(yīng)的第二電壓取樣信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第二電壓顯示數(shù)字信號；其中所述乘法器還用于將所述第一電壓顯示數(shù)字信號和第二電壓顯示數(shù)字信號相乘后輸出所述功率數(shù)字信號。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器還用于將與所述輸出燈絲電流對應(yīng)的電壓信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的燈絲電流顯示數(shù)字信號。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括：輸出計(jì)算單元，用于將所述第一信號選擇器傳輸?shù)乃鲭妷涸O(shè)定數(shù)字信號或所述負(fù)反饋控制器輸出的控制量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓數(shù)字信號，或?qū)⑺龅谝恍盘栠x擇器傳輸?shù)乃鰺艚z電流設(shè)定數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為燈絲電流數(shù)字信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將所述電壓數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為所述設(shè)定電壓，或?qū)⑺鰺艚z電流數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為所述燈 絲電流設(shè)定電壓；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述第一電壓取樣信號和第二電壓取樣信號分別轉(zhuǎn)換為第一電壓實(shí)際數(shù)字信號和第二電壓實(shí)際數(shù)字信號，或?qū)⑴c所述輸出燈絲電流對應(yīng)的電壓信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的燈絲電流實(shí)際數(shù)字信號；以及輸入計(jì)算單元，用于將所述第一電壓實(shí)際數(shù)字信號和第二電壓實(shí)際數(shù)字信號分別轉(zhuǎn)換為所述第一電壓顯示數(shù)字信號和第二電壓顯示數(shù)字信號，或?qū)⑺鰺艚z電流實(shí)際數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為所述燈絲電流顯示數(shù)字信號。

本發(fā)明的電子束加熱蒸發(fā)源實(shí)現(xiàn)了恒功率模式；可方便實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，成本低，并且抗信號干擾能力強(qiáng)。

附圖說明

以下參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中：

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種電子束加熱蒸發(fā)源控制器。

圖2是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電子束加熱蒸發(fā)控制器的電路框圖。

圖3是圖2所示的電子束加熱蒸發(fā)控制器在手動(dòng)模式下燈絲電流調(diào)節(jié)的等效電路框圖。

圖4是圖2所示的電子束加熱蒸發(fā)控制器在手動(dòng)模式下輸出電壓調(diào)節(jié)的等效電路框圖。

圖5是圖2所示的電子束加熱蒸發(fā)控制器在恒功率模式下的等效電路框圖。

圖6是圖2所示的電子束加熱蒸發(fā)控制器在恒束流模式下的等效電路框圖。

圖7是圖2所示的電子束加熱蒸發(fā)控制器在恒溫度模式下的等效電路框圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的電子束加熱蒸發(fā)控制器的電路框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖2是根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電子束加熱蒸發(fā)控制器的電路框圖。電子束加熱蒸發(fā)控制器200包括信號設(shè)定裝置210、第一信號選擇器221、第二信號選擇器222、第三信號選擇器223、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器230、電壓源240、 電流源250、電流轉(zhuǎn)換器260、溫度轉(zhuǎn)換器270、乘法器280和PID控制器290。

信號設(shè)定裝置210可以利用現(xiàn)有的電位器、旋轉(zhuǎn)編碼器等實(shí)現(xiàn)輸出電壓設(shè)定數(shù)字信號V_setD、燈絲電流設(shè)定數(shù)字信號FI_setD、束流設(shè)定數(shù)字信號I_bsetD、功率設(shè)定數(shù)字信號P_setD和溫度設(shè)定數(shù)字信號T_setD。

PID控制器290通過第二信號選擇器222選擇束流設(shè)定數(shù)字信號I_bsetD、功率設(shè)定數(shù)字信號P_setD和溫度設(shè)定數(shù)字信號T_setD之一作為其參考輸入量。

PID控制器290通過第三信號選擇器223選擇功率數(shù)字信號P_D、束流數(shù)字信號I_bD和溫度數(shù)字信號T_D(將在下文予以說明)之一作為其被控制量。

第一信號選擇器221用于可選擇地使得電壓設(shè)定數(shù)字信號V_setD、燈絲電流設(shè)定數(shù)字信號FI_setD和PID控制器290輸出的控制量V_D’之一輸出至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器230。

以下將結(jié)合第一信號選擇器221、第二信號選擇器222和第三信號選擇器223的信號選擇方式來說明電子束加熱蒸發(fā)控制器200在不同工作模式的功能和工作原理。假定：數(shù)模轉(zhuǎn)換器233和模數(shù)轉(zhuǎn)換器234都為12位，且參考電源(圖2未示出)的參考電壓都為5伏。電流源250基于0～5伏的燈絲電流設(shè)定電壓FV_set輸出0～3安的輸出燈絲電流FI_out，電壓源240基于0～5伏的設(shè)定電壓V_set輸出0～2000伏的輸出電壓V_out。

(1)手動(dòng)模式下燈絲電流調(diào)節(jié)?？刂频谝恍盘栠x擇器221使得燈絲電流設(shè)定數(shù)字信號FI_setD傳輸至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器230中的輸出計(jì)算單元231。從而得到圖3所示的在燈絲電流模式下的等效電路框圖。

現(xiàn)以期望輸出1.5安的燈絲電流為例進(jìn)行說明。通過信號設(shè)定裝置210輸出數(shù)字為1.5的燈絲電流設(shè)定數(shù)字信號FI_setD。輸出計(jì)算單元231將數(shù)字為1.5的燈絲電流設(shè)定數(shù)字信號FI_setD轉(zhuǎn)換為與其對應(yīng)的燈絲電流數(shù)字信號FI_D，即輸出數(shù)字信號4096*1.5/3＝2048。數(shù)模轉(zhuǎn)換器233將數(shù)字信號2048轉(zhuǎn)換為2.5伏的燈絲電流設(shè)定電壓FV_set并輸出至電流源250。電流源250與圖1中的電流源130基本相同，區(qū)別在于不包括電流表131。電流源250根據(jù)接收的2.5伏的燈絲電流設(shè)定電壓FV_set得到1.5安的輸出燈絲電流FI_out。數(shù)模轉(zhuǎn)換器234將與1.5安的輸出燈絲電流FI_out對應(yīng)的電壓信號FV_mon(其等于1.5安×取樣電阻1.67歐＝2.5伏)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的燈絲電流 實(shí)際數(shù)字信號FI_monD(其等于4095×2.5/5＝2048)。輸入計(jì)算單元232將數(shù)字碼為2048的燈絲電流實(shí)際數(shù)字信號FI_monD轉(zhuǎn)換為數(shù)字為1.5燈絲電流顯示數(shù)字信號FI_dD。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電子束加熱蒸發(fā)控制器200還可以包括顯示裝置，該顯示裝置用于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器230中的輸入計(jì)算單元232輸出的燈絲電流顯示數(shù)字信號FI_dD顯示為1.5安。

因此，本發(fā)明的電子束加熱蒸發(fā)控制器200在手動(dòng)模式下可作為電流源使用。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器230實(shí)現(xiàn)了將燈絲電流設(shè)定數(shù)字信號FI_setD轉(zhuǎn)換為電流源250所需的燈絲電流設(shè)定電壓FV_set，并將輸出燈絲電流FI_out轉(zhuǎn)換為燈絲電流顯示數(shù)字信號FI_dD，另外基于數(shù)字信號進(jìn)行傳輸，降低了信號傳輸電纜的質(zhì)量要求，降低了噪聲信號對燈絲電流設(shè)定電壓FV_set的影響。

(2)手動(dòng)模式下電壓調(diào)節(jié)?？刂频谝恍盘栠x擇器221使得電壓設(shè)定數(shù)字信號V_setD傳輸至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器230中的輸出計(jì)算單元231。從而得到圖4所示的在電壓模式下的等效電路框圖。

現(xiàn)以期望輸出1000伏的輸出電壓V_out為例進(jìn)行說明。通過信號設(shè)定裝置210輸出數(shù)字為1000的電壓設(shè)定數(shù)字信號V_setD。輸出計(jì)算單元231將數(shù)字為1000的電壓設(shè)定數(shù)字信號V_setD轉(zhuǎn)換為與其對應(yīng)的電壓數(shù)字信號V_D，即輸出數(shù)字信號2048。數(shù)模轉(zhuǎn)換器233將數(shù)字信號2048轉(zhuǎn)換為2.5伏的設(shè)定電壓V_set并輸出至電壓源240。電壓源240與圖1中的電壓源114相同。電壓源240根據(jù)2.5伏的設(shè)定電壓V_set得到1000伏的輸出電壓V_out。模數(shù)轉(zhuǎn)換器234將與1000伏的輸出電壓V_out對應(yīng)的第一電壓取樣信號V_1mon(其等于1000伏×2.5/1000＝2.5伏)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的第一電壓實(shí)際數(shù)字信號V_1monD(其等于4095×2.5/5＝2048)。輸入計(jì)算單元232將數(shù)字碼為2048的的第一電壓實(shí)際數(shù)字信號V_1monD轉(zhuǎn)換為數(shù)字為1000的第一電壓顯示數(shù)字信號V_1dD。顯示裝置將數(shù)字為1000的第一電壓顯示數(shù)字信號V_1dD顯示為1000伏。

因此，本發(fā)明的電子束加熱蒸發(fā)控制器200在手動(dòng)模式下可作為電壓源使用。同樣，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器230實(shí)現(xiàn)將電壓設(shè)定數(shù)字信號V_setD轉(zhuǎn)換為電壓源240所需的設(shè)定電壓V_set，并將輸出電壓V_out轉(zhuǎn)換為第一電壓顯示數(shù)字信號V_1dD；另外基于數(shù)字信號進(jìn)行傳輸，降低了信號傳輸電纜的質(zhì)量要求，降低了噪聲信號對設(shè)定電壓V_set的影響。

(3)恒功率模式?？刂频诙盘栠x擇器222使得功率設(shè)定數(shù)字信號P_setD傳輸至PID控制器290并作為其參考輸入量，且控制第一信號選擇器 221使得PID控制器290輸出的控制量V_D’輸出至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器230的輸出計(jì)算單元231，同時(shí)控制第三信號選擇器223使得乘法器280輸出的功率數(shù)字信號P_D傳輸至PID控制器290并作為其被控制量。從而得到圖5所示的在恒功率模式下的等效電路框圖。

假定電壓源240的輸出電壓V_out為1000伏時(shí)，輸出電流為62.5毫安，輸出功率為62.5瓦?，F(xiàn)以輸出62.5瓦的功率為例進(jìn)行說明。通過信號設(shè)定裝置210輸出數(shù)字為62.5的功率數(shù)字信號P_D。PID控制器290根據(jù)被控制量P_D和參考輸入量P_setD輸出用于控制電壓源240的輸出功率的控制量V_D’。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定PID控制器290的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，在此不予限制。為了清楚解釋本實(shí)施例的原理，假定在某一個(gè)時(shí)刻PID控制器290輸出的控制量V_D’為數(shù)字1000的數(shù)字信號。因此輸出計(jì)算單元231輸出的電壓數(shù)字信號V_D是數(shù)字碼2048。數(shù)模轉(zhuǎn)換器233將數(shù)字碼2048轉(zhuǎn)換為2.5伏的設(shè)定電壓V_set并輸出至電壓源240。電壓源240輸出1000伏的輸出電壓V_out和62.5毫安的輸出電流。模數(shù)轉(zhuǎn)換器234將與1000伏的輸出電壓V_out對應(yīng)的2.5伏的第一電壓取樣信號V_1mon轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼為2048的第一電壓實(shí)際數(shù)字信號V_1monD，并且將與62.5毫安的輸出電流對應(yīng)的2.5伏的第二電壓取樣信號V_2mon轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼為2048的第二電壓實(shí)際數(shù)字信號V_2monD。輸入計(jì)算單元232將第一電壓實(shí)際數(shù)字信號V_1monD轉(zhuǎn)換為數(shù)字為1000的第一電壓顯示數(shù)字信號V_1dD，并且將第二電壓實(shí)際數(shù)字信號V_2monD轉(zhuǎn)換為數(shù)字為62.5×10^-3的第二電壓顯示數(shù)字信號V_2dD。乘法器280將數(shù)字為1000的第一電壓顯示數(shù)字信號V_1dD和數(shù)字為62.5×10^-3的第二電壓顯示數(shù)字信號V_2dD相乘后輸出數(shù)字為62.5瓦的功率數(shù)字信號P_D。顯示裝置將功率數(shù)字信號P_D顯示為62.5瓦。

因此，本發(fā)明的電子束加熱蒸發(fā)控制器200在恒功率模式下可輸出恒定功率。另外本發(fā)明的電壓源240能夠分別用于恒功率模式和電壓模式。

(4)恒束流模式?？刂频诙盘栠x擇器222使得束流設(shè)定數(shù)字信號I_bsetD傳輸至PID控制器290并作為其參考輸入量，且控制第一信號選擇器221使得PID控制器290輸出的控制量V_D’輸出至輸出計(jì)算單元231，同時(shí)控制第三信號選擇器223使得電流轉(zhuǎn)換器260輸出的束流數(shù)字信號I_bD傳輸至PID控制器290并作為其被控制量。從而得到圖6所示的在恒束流模式下的等效電路框圖。

假定電壓源240的輸出電壓V_out為1000伏時(shí)，使得束流I_b為1毫安。 現(xiàn)以獲得1毫安的束流I_b為例進(jìn)行說明。通過信號設(shè)定裝置210輸出數(shù)字為1的束流設(shè)定數(shù)字信號I_bsetD。同樣，為了清楚解釋本實(shí)施例的原理，假定在某一個(gè)時(shí)刻PID控制器290輸出的控制量V_D’為數(shù)字1000的數(shù)字信號。同樣輸出計(jì)算單元231輸出的電壓數(shù)字信號V_D是數(shù)字碼2048。數(shù)模轉(zhuǎn)換器233將數(shù)字碼2048轉(zhuǎn)換為2.5伏的設(shè)定電壓V_set并輸出至電壓源240。電壓源240根據(jù)2.5伏的設(shè)定電壓V_set得到1000伏的輸出電壓V_out。1000伏的輸出電壓V_out產(chǎn)生1毫安的束流I_b。電流轉(zhuǎn)換器260將1毫安的束流I_b轉(zhuǎn)換為數(shù)字碼為1的束流數(shù)字信號I_bD，并作為PID控制器290的被控制量。

因此，本發(fā)明的電子束加熱蒸發(fā)控制器200在恒束流模式下可產(chǎn)生恒定的束流。另外本發(fā)明的電流轉(zhuǎn)換器260將束流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號，通過數(shù)字信號傳輸降低了信號傳輸電纜的質(zhì)量要求，降低了外界干擾噪聲對束流信號I_b的影響。

(5)恒溫度模式?？刂频诙盘栠x擇器222使得溫度設(shè)定數(shù)字信號T_setD傳輸至PID控制器290并作為其參考輸入量，控制第一信號選擇器221使得PID控制器290輸出的控制量V_D’輸出至輸出計(jì)算單元231，同時(shí)控制第三信號選擇器223使得溫度轉(zhuǎn)換器270輸出的溫度數(shù)字信號T_D傳輸至PID控制器290并作為其被控制量。從而得到圖7所示的在恒溫度模式下的等效電路框圖。溫度轉(zhuǎn)換器270用于將其輸入端接收的熱偶輸入信號V_tc轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的溫度數(shù)字信號T_D。

假定電壓源240的輸出電壓V_out為1000伏時(shí)，在某一個(gè)熱平衡條件下蒸發(fā)源的溫度為800攝氏度。現(xiàn)以使得蒸發(fā)源的溫度保持在800攝氏度為例進(jìn)行說明。通過信號設(shè)定裝置210輸出數(shù)字為800的溫度設(shè)定數(shù)字信號T_setD。同樣，為了清楚解釋本實(shí)施例的原理，假定在某一個(gè)時(shí)刻PID控制器290輸出的控制量V_D’為數(shù)字1000的數(shù)字信號。與恒束流模式相同，輸出計(jì)算單元231輸出數(shù)字碼2048，數(shù)模轉(zhuǎn)換器233輸出2.5伏的設(shè)定電壓V_set。電壓源240得到1000伏的輸出電壓V_out。

因此，本發(fā)明的電子束加熱蒸發(fā)控制器200可以控制蒸發(fā)源在恒定溫度下蒸發(fā)。

本發(fā)明的電子束加熱蒸發(fā)控制器200基于同一個(gè)PID控制290和同一個(gè)電壓源240實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)、恒功率、恒束流和恒溫度模式。減少了控制器的成本。

圖8是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的電子束加熱蒸發(fā)控制器的電路框圖。其與圖2基本相同，區(qū)別在于電子束加熱蒸發(fā)控制器200’還包括通過第三信號選擇器223連接至PID控制器290的擴(kuò)展信號裝置201，其用于輸出受電壓源240的輸出電壓V_out影響的擴(kuò)展數(shù)字信號。信號設(shè)定裝置210通過第二信號選擇器222輸出擴(kuò)展設(shè)定數(shù)字信號V_otherset至PID控制器290。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，利用蒸發(fā)源加熱樣品，擴(kuò)展信號裝置201輸出的擴(kuò)展數(shù)字信號可以是測量樣品溫度的紅外測溫儀的輸出溫度數(shù)字信號，實(shí)現(xiàn)加熱的溫度控制。

基于上述實(shí)施例的擴(kuò)展信號裝置201，可以非常方便、低成本地?cái)U(kuò)展控制器的功能。

在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，負(fù)反饋控制器的輸出控制量，并不限于電壓源的控制電壓，也可以是用于控制燈絲電流的電流。

在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，還可以采用其他的負(fù)反饋控制器，例如比例-積分(PI)控制器實(shí)現(xiàn)PID控制器290。

在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，還可以采用兩個(gè)輸入計(jì)算單元在恒功率模式中以不同的比例系數(shù)分別將第一電壓實(shí)際數(shù)字信號V_1monD和第二電壓實(shí)際數(shù)字信號V_2monD轉(zhuǎn)換為第一電壓顯示數(shù)字信號V_1dD和第二電壓顯示數(shù)字信號V_2dD。

雖然本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明并非局限于這里所描述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下還包括所作出的各種改變以及變化。