确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的装置和方法与流程

1.本发明涉及一种用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的装置。此外，本发明涉及一种用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的方法。


背景技术：

2.在ep 1 565 288 b1中描述了一种用于确定激光射束的焦点位置的方法。在实施该方法时，激光射束通过偏转单元和成像单元而被偏转到待加工基板上，其中，在借助激光射束将线条烧制到基板表面期间，激光射束的焦点位置相对于基板表面而变化。以这种方式烧入基板表面的线条的线条宽度应对应于激光射束的焦点位置。通过确定具有最小线条宽度的线条，接下来应该能够直接在基板表面上对激光射束的焦点进行调节。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种具有权利要求1的特征的用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的装置和一种具有权利要求5的特征的用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的方法。
4.聚焦射束的激光焦点也可以解释为束腰。明确指出的是，要聚焦的射束分别不仅可以理解为电磁射束而且可以理解为粒子射束。
5.本发明的优点
6.本发明创建了用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的可能性，而无需在不同的焦点位置处生成一系列测试结构并且无需随后测量这些结构。与上述现有技术相比，本发明因此能够以较少的工作强度和节省材料的方式确定相应聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置。有利地，本发明分别能够快速、高精度并且全自动地测量聚焦射束的束腰位置(焦点位置)，以用于激光过程的快速初次投入运行以及通过循环检查所述聚焦射束的束腰位置来确保所述过程。此外，与以传统方式使用相机观察借助聚焦射束所加工的材料的直径相比，本发明能够精确得多地并且可靠地确定聚焦射束的束腰位置。附加地，本发明的应用不需要昂贵且大体积的射束焦散测量设备。相反，也可以在没有昂贵和大型硬件的情况下实施本发明。
7.特别是为了激光材料加工，必须正确设置焦点位置，即聚焦激光射束的束腰相对于作为参考表面的部件表面的位置，以便能够在保持所期望的精度的情况下执行相应的过程。对此，本发明尤其可以用于与此相关地支持用于激光材料加工的过程。然而，这里要指出的是，本发明的可用性既不限于激光射束也不限于激光材料加工过程。相反，本发明可用于引起与焦点位置成比例的过程照射的所有高能辐射类型，并且可用于使用这些辐射类型的所有过程。因此可以以多样的方式使用本发明。
8.本发明的潜力一方面在于确保生产中的过程质量。另一方面，本发明使得能够提高产量，这是因为可以及早识别到聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的不期望的偏差/漂移，并且可以通过校正及早抑制其误差影响。此外，本发明能够实现在过程实施中的
高精度，否则，由于对焦点位置设置的精度提出的高要求而无法实现所述高精度。
9.还要指出的是，本发明既可以用于批量生产中的所有激光加工设施中的大多数激光加工设施，也可以用于实验室领域。
10.在该装置的有利实施方式中，该装置的检测设备包括事件相机。这种相机类型也称为基于事件的相机(event camera)或神经形态相机(neuromorphic camera)。在这种相机类型的情况下，相应相机内的每个像素都独立运行，并且只检测强度的增加。因此，通常有利地使用的这种相机类型也可以用于实施本发明。
11.替代地或附加地，可以在该装置的检测设备上游设置过滤设备，借助该过滤设备可以至少部分地滤除电磁射束的频谱。用于实施本发明的聚焦射束过程照射因此可以借助过滤设备而被容易地验证为过程照射。
12.例如，所述装置的聚焦设备可以包括远心f-theta物镜。所述远心f-theta物镜是一种低成本的光学器件，其用于产生在实施本发明时的聚焦设备的所期望功能。
13.在该方法的有利实施方式中，借助至少一个事件相机来确定在这些位置处测量的过程照射的强度值。通过下面的描述而变得清楚的是，可以借助事件相机更快地实施射束部分的位置确定。
14.例如，作为电磁射束，可以聚焦具有连续波形的电磁射束，然后可以相对于参考表面确定所述电磁射束的束腰位置。这种电磁射束通常也称为cw(continuous wave(连续波))射束。因此，本发明也可以用于具有高射束质量的辐射，例如由单模激光器(single mode laser)产生的辐射。
15.替代地，作为电磁射束，也可以聚焦脉冲电磁射束，然后可以相对于参考表面确定所述电磁射束的束腰位置。原则上，本发明可在飞秒、皮秒、纳秒、微秒和毫秒的所有脉冲持续时间范围中得以应用。因此本发明是能够多样性地使用的。
16.此外，作为粒子射束，也可以聚焦电子射束，并且在这种情况下可以确定其束腰相对于参考表面的位置。因此，本发明的可用性不限于电磁辐射。
17.在该方法的另一个有利的实施方式中，其强度分布通过射束成形而不同于高斯分布的经改变的电磁射束或粒子射束被聚焦，然后确定其束腰相对于参考表面的位置。因此，本发明也可以用于光学调制的辐射。
附图说明
18.下面参考附图解释本发明的进一步特征和优点。其中：
19.图1a至图1e示出多个示意图及一个坐标系，用于解释用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的方法的实施方式；
20.图2和图3示出坐标系，用于解释用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的方法的其他实施方式；
21.图4示出用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的装置的第一实施方式的示意图；
22.图5示出用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的装置的第二实施方式的示意图；和
23.图6a至6d示出用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的装置的第三实
施方式的示意图以及用于解释其工作方式的坐标系。
具体实施方式
24.图1a至1e示出了多个示意图及一个坐标系，用于解释用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的方法的实施方式。
25.在借助图1a至1e示意性再现的方法的实施中，射束10以这样的方式聚焦，使得聚焦射束10的束腰f在预给定的空间参考系中被相继调整到多个沿着轴14的位置p1至p3处，其中所述轴14与相应的参考表面12倾斜地对准。聚焦射束10可以选择性地理解为电磁射束10，例如激光射束或粒子射束。聚焦射束10的焦点f也可以解释为束腰f。因此，确定聚焦射束10的束腰f相对于参考表面12的位置也可以意味着确定焦点位置，即聚焦射束10的焦点f相对于参考表面12的位置。
26.参考表面12例如可以是稍后要借助于聚焦射束10进行处理的面，例如具体地是工件表面。轴14可以特别地垂直于参考表面12对准。然而，此处针对参考表面12和与其垂直对准的轴14所提出的示例不应以限制性方式解释。
27.图1a示出了其束腰f处在参考表面12的第一侧的第一位置p1的聚焦射束10，该位置到轴14与参考表面12的交点的距离不等于零。与此相比，在图1b中，聚焦射束10的束腰f位于参考表面12内的第二位置p2。另一方面，图1c示出其束腰f在第三位置p3的聚焦射束10，该位置到轴14与参考表面12的交点的距离不等于零，并且位于参考表面12的背离第一侧的第二侧。因此，图1a至1c再现了如下过程，其中聚焦射束10的束腰f相对于参考表面12从第一位置p1至少经过第二位置p2而被调整到第三位置p3。
28.对于空间参考系中的位置p1至p3，分别测量通过聚焦射束10产生的过程照射16的强度i/亮度和/或关于过程照射16的强度分布的参量。过程照射16在文献中有时也称为热照射。过程照射16应理解为光学过程发射，其通过聚焦射束10与参考表面12和邻接于参考表面12的大气的相互作用而产生，并且其强度i/亮度特别是与参考表面12上/参考表面12处有效的聚焦射束10的功率密度相关。相应地，过程照射16的强度分布也与聚焦射束10在参考表面12上的强度分布相关。作为关于过程照射16的强度分布的参量，例如可以测量过程照射16的强度分布的标准偏差σ。然而，此处针对过程照射16的强度分布的参量所提到的示例不应被解释为限制性的。过程照射16通过参考表面12的激发或加热产生并且因此可以包括热辐射和/或发射频谱，其特别是由于等离子体弛豫而产生的。由于过程照射16的频谱不同于聚焦射束10的频谱，因此例如通过使用至少一个滤波器，可以从源自参考表面12并且包括所述过程照射16的发射中至少部分地滤除聚焦射束10的频谱12。通过聚焦射束10引起的过程照射16的强度i/亮度和/或关于过程照射16的强度分布的参量可以例如使用光电二极管和/或通过评估/读出相机的图像而得以确定。
29.在此处描述的实施方式中，举例来说，对于相对于参考表面12所调整的聚焦射束10的位置p1至p3，仅测量过程照射16的强度i。图1d示出了在不同位置的过程照射16，例如在位置p1到p3。可以看出，在过程照射16的亮度随着聚焦射束10的束腰f到轴14与参考表面12的交点的距离增加而减小的过程中，当聚焦射束10的束腰f位于参考表面12中时，过程照射16“最亮”。相应地，当聚焦射束10的束腰f位于参考表面12中时，过程照射16的强度i具有其最大值。
30.在借助图1a至1e所解释的方法的另一方法步骤中，根据过程照射16的强度i的在位置p1到p3处测量的值(和/或关于过程照射16的强度分布的参量)而在坐标系中确定至少一个测量曲线。图1e示出了具有相应测量曲线的坐标系。图1e的坐标系的横坐标(作为第一轴)示出空间参考系中的位置p1至p3，而图1e的坐标系的纵坐标(作为第二轴)示出过程照射16的强度i的相应值(或关于过程照射16的强度分布的参量的相应值)。在通过图1a至1e示意性示出的方法中，作为电磁射束10，聚焦脉冲电磁射束10。例如，能够以超短或短激光脉冲的序列作为射束10来照射参考表面12。因此，图1e中坐标系的测量曲线示出了在脉冲辐射下的过程照射16的示例性亮度变化过程。
31.在另一方法步骤中，确定至少一个所确定测量曲线的局部最大值、局部最小值或对称轴。所述确定也可以理解为将局部最大值、局部最小值或对称轴绘制到所述至少一个所确定的测量曲线“中”。随后，将横坐标/第一轴上的局部最大值或局部最小值的坐标或对称轴与横坐标/第一轴的交点的坐标确定作为空间参考系中的如下位置(如位置p2)，在所述位置情况下，聚焦射束10的束腰f位于参考平面12上/参考平面12中。如果期望的话，接下来也可以在横坐标上确定针对位置p1到p3的束腰偏移/焦点偏移δs(以μm为单位)。
32.仅作为示例，图1a-1c中描绘的参考表面12是工作平面20上的样品18的外表面12，其中所述参考表面12背离所述工作平面20。然而，要指出的是，这里描述的方法的可执行性不限于这样的参考表面12。特别地，参考表面12还可以是紧凑主体内的界面或样品的与工作平面20对准的外表面。这里描述的方法的可执行性也不需要构造由特定材料组成的样品18的其余部分或参考表面12。
33.使用此处描述的方法，聚焦射束10的束腰/焦点f相对于参考表面12的位置可以快速且可靠地得以确定，并且同时被调节/设置为相对于参考表面12的期望位置。从图1a到1c中可见，在待通过聚焦射束10加工的样品18已经位于工作平面20上期间，可以相对于参考表面12进行聚焦射束10的束腰/焦点f的这种调节。在此明确指出，即使该方法是在已经位于工作表面20上的样品18上进行的，也能够以较高的精度实现聚焦射束10的束腰/焦点f的位置的确定以及聚焦射束10的束腰/焦点f相对于参考表面12的调节。此外，这里描述的方法也可以很容易自动化地实现。
34.作为这里描述的方法的有利的扩展方案，也可以附加地借助可选的方法步骤对由相机记录的图像进行数字处理。这样，特别是在焊接过程中出现的(来自液态/发光金属的)飞溅物可以从图像中被“滤除”。例如，在使用红外激光辐射对铜或铝进行的焊接过程中，较常出现飞溅物。这些飞溅物由于自身的频谱与过程照射16的频谱有偏差和/或由于自身的光分布并非关于射束10的射束轴旋转对称而因此能够与过程照射16得以区分。特别是，这些飞溅物由于自身从中心出发定向的(“飞出”)运动而通常可以可靠地识别为“拉长成条的”光分布。特别地，飞溅物的光分布可以(通过使用预编程或学习图像检测软件)而被自动识别、“滤除”并因此不被用于计算针对焦点位置识别所利用的强度i或强度分布。因此，即使在飞溅物较常出现的情况下，仍然可以精确且可靠地确定聚焦射束10的束腰f相对于参考表面12的位置。
35.图2和图3示出坐标系，用于解释用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的方法的其他实施方式。
36.在通过图2和图3示意性示出的方法中，也使用聚焦的电磁射束10以不同焦点位置
照射相应样品18，但是其中使用具有连续波形的电磁射束10。这种电磁射束通常也称为cw(continuous wave(连续波))射束。在这种情况下，也通过聚焦射束10与参考表面12和大气的相互作用而产生光学过程发射，其强度i特别是与参考表面12上有效的聚焦射束10的功率密度相关，并且其强度分布与聚焦射束10在参考表面12上的强度分布相关。聚焦射束10在参考表面12上的功率密度，或聚焦射束10在参考表面12上的强度分布则又取决于聚焦射束10的束腰/焦点f相对于参考表面12的相对位置而改变。
37.因此，图2和图3的坐标系示出在连续辐射的情况下光学过程发射的示例性亮度变化过程。图2和图3的坐标系的横坐标(作为第一轴)示出在空间参考系中的位置，或束腰偏移/焦点偏移δs(以毫米为单位)，而图2和图3的坐标系的纵坐标(作为第二轴)则示出过程照射16的强度i的相应值。借助这样的测量曲线，也可以通过确定相应测量曲线的局部最大值、局部最小值或对称轴来确定空间参考系中的位置，在该位置处聚焦射束10的束腰/焦点f位于参考平面12上/参考平面12中。
38.关于借助图2和图3示出的方法的其他方法步骤及其优点，参考图1的描述。
39.此处描述的方法也可以针对作为聚焦射束10的粒子射束来实施。特别是，可以将电子射束或离子束聚焦作为粒子射束并且其束腰f相对于参考表面12的位置然后可以使用上述方法步骤被确定。上述优点在这种应用情况中也得以保证。
40.在此还指出，分别用于执行这里描述的方法的射束10可以选择性地具有根据高斯分布的强度分布或偏离高斯分布的强度分布。因此，该方法也可以有利地在射束10的强度分布已经通过射束成形而改变偏离于高斯分布之后执行。通过射束成形调制的射束10也可以选择性地是电磁射束10或粒子射束。
41.图4示出了用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的装置的第一实施方式的示意图。
42.图4中示意性示出的装置具有至少一个控制器30，其被编程和/或设计用于，使用至少一个第一控制信号s1来操控装置自己的或装置外部的聚焦设备32以借助于所述聚焦设备32对聚焦射束10这样进行聚焦，使得聚焦射束10的束腰f在预定空间参考系中被相继地调整到沿着倾斜于参考表面12对准的轴14的多个位置。在这种情况下，聚焦射束10也可以选择性地是电磁射束或粒子射束。该装置例如可以具有远心f-theta物镜32作为聚焦设备32。然而，代替纯光学的聚焦设备32，也可以使用具有楔形部件的聚焦设备来将空间参考系中的聚焦射束10的束腰f相继地调整到沿着倾斜于参考表面12对准的轴14的多个位置。可选地，通过控制器30的至少一个第二控制信号s2也能够操控可控望远镜34。替代地或附加地，通过控制器30的至少一个第三控制信号s3，也能够如此操控射束偏转系统36、例如2d射束偏转系统或扫描仪系统，以使得聚焦射束10能够在至少一个平行于参考表面12对准的方向上进行调整。
43.该控制器30此外被编程/设计用于，根据借助装置自己的或装置外部的检测设备38针对在空间参考系中的位置所测量的值i以及借助聚焦射束10产生的过程照射16的强度i的σ和/或关于过程照射16的强度分布的参量σ而在坐标系中确定至少一个测量曲线。为此，分别由检测设备38所测量的值i和σ被提供给控制器30。在至少一条测量曲线的坐标系中，坐标系的第一轴示出空间参考系中的位置，而坐标系的第二轴则示出过程照射16的强度i的相应值i或关于过程照射16的强度分布的参量σ的相应值σ。强度i的相应值i可以是例
如检测设备38针对相应位置所测量的峰值强度或者检测设备38针对相应位置测量的强度i的总和。
44.检测设备38可以包括例如相机38a，特别是诸如同轴相机38a或事件相机。代替相机38a或作为相机38a的补充，光电二极管38b或另一光学传感器也可以用作检测设备38(的至少一部分)。优选地，过滤设备40布置在检测设备38的上游，借助于该过滤设备40能够至少部分地滤除聚焦射束10的频谱。特别地，二向色镜/分束器40可以用作过滤设备40。过滤设备40可以通过相机适配器42布置在检测设备38的上游。
45.此外，控制器30被编程/设计用于，确定至少一个所确定测量曲线的局部最大值、局部最小值或对称轴，并且将第一轴上的局部最大值或局部最小值的坐标或对称轴与第一轴的交点的坐标确定为空间参考系中的位置，在所述位置情况下，聚焦射束10的束腰f位于参考平面12上/参考平面12中。这样，束腰/焦点f的位置可以通过所述装置的控制器30自动计算，例如使用拟合函数。
46.图5示出了用于确定聚焦射束的束腰相对于参考表面的位置的装置的第二实施方式的示意图。
47.在图5的装置中，工业pc 30用作控制器30，以便使用至少一个第一控制信号s1来操控聚焦设备32，使用至少一个第二控制信号s2来操控可控望远镜34，使用至少一个第三控制信号s3来操控射束偏转系统36并且使用至少一个第四控制信号s4来操控光源44，例如激光器44。相机38a也通过工业pc 30被读取并且也可以被操控。操控也可以理解为聚焦设备32、可控望远镜34、射束偏转系统36和相机38a的协作。工业pc 30上可以存储用于过程管理、图像处理和数据分析的各种软件包。可以通过这些软件包触发光源44，记录光学过程发射，评估来自相机38a的图像并确定束腰f的位置。在确定束腰f的位置的基础上，束腰f的位置可以根据束腰f的预定目标位置来设置或调整。
48.图6a至6d示出了所述装置的第三实施方式以及用于解释其工作方式的坐标系。
49.图6a中示意性示出的装置具有作为检测设备38的事件相机38c。这种相机类型也称为基于事件的相机(event camera(事件相机))或神经形态相机(neuromorphic camera)。因此，基于事件的相机技术也可以用于确定聚焦射束10的焦点f/束腰的位置。如下面更详细地解释的，可以使用事件相机38a还要更快地确定束腰/焦点f的位置。
50.图6b示出具有多个像素/检测像素48的事件相机38c的检测表面46，其观察聚焦射束10与参考表面12的相互作用区。根据过程照射16的强度分布的标准偏差σ，被映射到事件相机38c的检测表面46上的过程照射16的强度分布的标准偏差σ
46
也发生变化。被映射到检测表面46上的过程照射16的不同的标准偏差σ
46
在这些像素48中产生了：与聚焦射束10的束腰/焦点f关于参考表面12的位置相关的不同数量的事件e。
51.图6c的坐标系示出了根据束腰/焦点f的位置而借助于检测表面46的所有像素48检测到的事件e的总数e
total
，其中其横坐标表示束腰偏移/焦点偏移δs。为了更好地理解，射束焦散线50也被绘制到图6c的坐标系中。
52.图6d的坐标系表示在聚焦射束10的强度i/功率变化期间由检测表面46的像素48的仅一个中心像素x1检测到的事件e的数量n(t)，其中其横坐标表示时间轴t并且其纵坐标表示仅通过像素x1检测到的事件e的数量n(t)。图形f1示出了当束腰/焦点f存在于参考表面12上时仅通过像素x1检测到的事件e的数量n(t)，而图形f2和f3则分别示出了当束腰/焦
点f到参考表面12的距离不等于零时仅通过像素x1检测到的事件e的数量n(t)。可以看出，当束腰/焦点f位于参考表面12上/参考表面12中时，仅通过像素x1检测到的事件e的数量n(t)最大。
53.上一段描述的仅通过像素x1检测到的事件e的数量n(t)与束腰/焦点f的位置之间的关联可用于较快地确定束腰/焦点f的位置。为此，在聚焦射束10的强度i/功率变化期间，聚焦的电磁射束10的束腰f在预定空间参考系中被相继调整到多个沿着轴14的位置处，其中所述轴14与所述参考表面12倾斜地对准，其中对于这些位置，确定仅通过事件相机38c的单个像素x1检测到的事件e的相应数量n(t)。
54.因此，与使用光电二极管相比，对根据图6a至6d示出的基于事件的相机技术的使用是用于确定焦点位置的更稳健的技术。在所述基于事件的记录技术的情况下，记录速率可与＞10khz的高速相机相媲美，并且因此比其他传统的基于相机的系统快几个数量级。超过120db的动态范围允许在较大的焦点位置范围内进行记录，从而实现非常稳定的测量。(其他传统相机通常小于60db。)附加地，可以从事件相机38c的相机图像中确定更多信息，由此，例如，即使在过程稳定性至关重要的点焊过程中，也还可以确定关于参考表面12的束腰/焦距f的位置。此处还指出，与射束焦散测量设备相比，事件相机38c是相对低成本的。此外，基于事件的相机技术在很多情况下也可以在周期时间内实施。
55.可以在任何基于激光的过程中借助基于事件的相机技术来确定束腰/焦点f关于参考表面12的位置。由此也实现：在相应过程期间连续监测并在必要时校正束腰/焦点f的位置。特别地，束腰/焦点f关于参考表面12的位置可以在所有过程中被连续监测并且必要时被校正而不中断生产。这实现分别制造的产品中新的、更大的公差带，并因此相应地实现其组件成本的大大节省。与另一种相机类型相比，事件相机38c的速度高出10倍也使得新的过程成为可能。
56.与另一种相机类型相比，使用事件相机38c的另一个优点在于，由于借助事件相机38c生成的图像的图像序列非常快速，能够对单个cw焊接过程进行多次记录。因此，可以基于这些图像更好地识别飞溅物和喷射物，并且在确定聚焦射束10的束腰f相对于参考表面12的位置之前将其“滤除”。因此，即使在飞溅物较常出现的情况下，仍然可以通过使用事件相机38c精确且可靠地确定聚焦射束10的束腰f相对于参考表面12的位置。
57.在此再次指出，上述所有方法和装置都能够保证关于激光材料加工的重要基本前提，其方式为，上述所有方法和装置都能够确保：束腰/焦点f关于参考表面12的位置始终得以正确设置，而无需实施工作密集型的过程。

技术特征：
1.一种用于确定聚焦射束(10)的束腰(f)相对于参考表面(12)的位置的装置，所述装置具有：控制器(30)，所述控制器被编程和/或设计用于：-操控装置自己的或装置外部的聚焦设备(32)借助于所述聚焦设备(32)对所述电磁射束(10)或粒子射束这样进行聚焦，使得聚焦的电磁射束(10)或粒子射束的束腰(f)在预定的空间参考系中被相继地调整到沿着倾斜于所述参考表面(12)对准的轴(14)的多个位置(p1、p2、p3)；-根据借助装置自己的或装置外部的检测设备(38)针对在空间参考系中的位置(p1、p2、p3)所测量的过程照射(16)的强度(i)和/或关于所述过程照射(16)的强度分布的参量(σ)的值(i，σ)，在坐标系中确定至少一个测量曲线，其中所述过程照射借助聚焦的电磁射束(10)或粒子射束而产生，其中所述坐标系的第一轴示出所述空间参考系中的位置(p1、p2、p3)，而所述坐标系的第二轴示出所述过程照射的强度(i)的相应值(i)或关于所述过程照射(16)的强度分布的参量(σ)的相应值(σ)；和-确定至少一个所确定测量曲线的局部最大值、局部最小值或对称轴以及将第一轴上的局部最大值或局部最小值的坐标或对称轴与第一轴的交点的坐标确定作为空间参考系中的如下位置，在所述位置情况下聚焦的电磁射束(10)或粒子射束的束腰(f)位于参考平面(12)上。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置的检测设备(38)包括事件相机(38c)。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，在所述装置的检测设备(38)上游设置过滤设备(40)，借助于所述过滤设备能够至少部分地滤除所述电磁射束(10)的频谱。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置的聚焦设备(32)包括远心f-theta物镜(32)。5.一种用于确定聚焦射束(10)的束腰(f)相对于参考表面(12)的位置的方法，所述方法具有如下步骤：对所述电磁射束(10)或粒子射束这样进行聚焦，使得聚焦的电磁射束(10)或粒子射束的束腰(f)在预定的空间参考系中被相继地调整到沿着倾斜于所述参考表面(12)对准的轴(14)的多个位置(p1、p2、p3)，其中，对于所述空间参考系中的位置(p1、p2、p3)，分别测量通过所述聚焦的电磁射束(10)或粒子射束产生的过程照射(16)的强度(i)和/或关于所述过程照射(16)的强度分布的参量(σ)；根据所述过程照射(16)的强度(i)的在所述位置(p1、p2、p3)处所测量的值(i，σ)和/或关于所述过程照射(16)的强度分布的参量(σ)，在坐标系中确定至少一个测量曲线，其中所述坐标系的第一轴示出所述空间参考系中的位置(p1、p2、p3)，而所述坐标系的第二轴示出所述过程照射(16)的强度(i)的相应值(i)或关于所述过程照射(16)的强度分布的参量(σ)的相应值(σ)；和确定至少一个所确定的测量曲线的局部最大值、局部最小值或对称轴，其中所述局部最大值或所述局部最小值在第一轴上的坐标或所述对称轴与所述第一轴的交点的坐标被确定为在空间参考系中的如下位置，在所述位置情况下，所述聚焦的电磁射束(10)或粒子射束的束腰(f)位于所述参考平面(12)上。6.根据权利要求5所述的方法，其中在所述位置(p1、p2、p3)处测量的所述过程照射
(16)的强度(i)的值(i)通过至少一个事件相机(38c)来确定。7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，作为电磁射束(10)，聚焦具有连续波形的电磁射束，并且确定所述电磁射束的束腰(f)相对于所述参考表面(12)的位置。8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，作为电磁射束(10)，聚焦脉冲电磁射束(10)，并且确定所述电磁射束的束腰(f)相对于所述参考表面(12)的位置。9.根据权利要求5或6所述的方法，其中，作为粒子射束，聚焦电子射束，并且确定所述电子射束的束腰(f)相对于所述参考表面(12)的位置。10.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其中，自身强度分布通过射束成形而不同于高斯分布的经改变的电磁射束(10)或粒子射束被聚焦，并且确定所述射束的束腰(f)相对于参考表面(12)的位置。

技术总结
本发明涉及一种利用控制器(30)确定聚焦射束(10)的束腰相对于参考表面(12)的位置的装置，该控制器(30)被编程和/或设计用于，操控聚焦设备(32)这样聚焦射束(10)，使得束腰(F)被相继调整到多个位置，根据借助检测设备(38)针对这些位置所测量的值过程照射(16)的强度I和/或参量的值，确定至少一个测量曲线，其中所述过程照射借助聚焦的电磁射束(10)或粒子射束而产生，并且确定至少一个所确定测量曲线的局部最大值、局部最小值或对称轴，在所述测量曲线情况下，聚焦射束(10)的束腰(F)位于参考表面(12)上。本发明还涉及一种用于确定聚焦射束(10)的束腰相对于参考表面(12)的位置的对应方法。应方法。应方法。


技术研发人员：R
受保护的技术使用者：罗伯特
技术研发日：2021.11.02
技术公布日：2023/8/5