JP2000223056A - 電子ビーム発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置全体をコンパクト化した電子ビーム発生
装置を提供する。 【解決手段】 高電圧発生装置８１の電子発生用電源８
１Ａに設けられた２つの出力端子と電子銃８２との接続
をガス絶縁母線１００にて行う。上記出力端子と電子銃
８２間の２本の接続導体１１，１２を、タンク１３内の
略中央において近接して配置し、軸方向に直交する断面
の形状が、それら２本を組合せた該断面の外周が略円形
となるような形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子銃と、電子銃
に電力を供給する電子発生電源を有する高電圧発生装置
とを備えた電子ビーム発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、化学反応、顕微鏡、分析、溶接等
の多くの先端材料の分野で電子ビーム発生装置が使用さ
れている。この電子ビーム発生装置は、電子ビームの発
生源である電子銃と、電子銃に電力を供給する高電圧発
生装置とから構成されている。

【０００３】図１０は、従来の電子ビーム発生装置の構
成を示す概略図である。この図において、８１は高電圧
発生装置であり、８２は電子銃である。高電圧発生装置
８１には、電子銃８２に電圧を印加するための電子発生
用電源８１Ａが設けられている。電子銃８２は、電子発
生源である電子発生部８２Ａと、電子発生部８２Ａで発
生した電子を加速する電子加速部８２Ｂとを有してい
る。高電圧発生装置８１の電子発生用電源８１Ａは、２
つの出力端子を有しており、１つは電子銃８２の電子発
生部８２Ａに電力を供給し、もう１つは電子加速部８２
Ｂに電力を供給するために設けられている。

【０００４】以上のような構成により、電子発生用電源
８１Ａから電子加速部８２Ｂに対して負極性の直流高電
圧を印加し、それにより、電子発生部８２Ａによって発
生した電子を加速してビームとして取り出すようになっ
ている。この場合、電子発生部８２Ａで電子を発生する
ためには、電子銃８２に高電位の電力を供給する必要が
ある。この電力は、高電圧発生装置８１において、接地
電位に近い電力を、変圧器、又は絶縁ロッドで連結され
ているモータと発電機を用いて直流絶縁することによっ
て生成される。このようにして生成される電力は、接続
導体１１１，１１２を介して電子銃８２に供給される。
この接続導体１１１，１１２としては、通常、ケーブル
が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の電子ビーム発生装置においては、通常、上記のよう
に接続導体としてケーブルが使用されているが、ケーブ
ルは分岐が困難である上に電子銃の最大容量を制限する
という問題がある。そのため、大出力の電子ビームが必
要である場合、電子ビーム発生装置を複数台設置する必
要があった。

【０００６】しかしながら、電子ビーム発生装置を複数
台設置すると、設置スペースが増大するという問題があ
る。そのため、大容量の高電圧直流電源を１台設置し、
これに複数台の電子銃を接続する構成として装置をコン
パクト化することが望ましい。しかし、接続導体として
ケーブルを使用すると、上述したようにケーブルの分岐
部分の処理が複雑となり、全体としてコンパクト化した
メリットが失われるという問題があった。

【０００７】本発明は、以上のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、装
置全体をコンパクト化した電子ビーム発生装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、電子を発生する電子発生部及び前記電子
を加速する電子加速部を備えた電子銃と、前記電子発生
部及び前記電子加速部のそれぞれに電力を供給する２つ
の出力端子を有する高電圧発生装置と、前記出力端子と
前記電子銃とをそれぞれ接続する２本の接続導体とを備
えた電子ビーム発生装置において、次のような構成を有
することを特徴としている。

【０００９】請求項１記載の発明は、前記出力端子と前
記電子銃との接続を、ガス絶縁母線によって行い、前記
２本の接続導体が、前記ガス絶縁母線のタンク内の略中
央において互いに近接して配置され、軸方向に直交する
断面の形状が、それら２本を組合せた該断面の外周が略
円形となるような形状となっていることを特徴としてい
る。

【００１０】以上のような請求項１記載の発明によれ
ば、ガス絶縁母線によって高電圧発生装置と電子銃を接
続するため、接続導体の分岐及び中継が容易となり、装
置全体をコンパクト化することができる。また、接続導
体の形状が上記のような形状であるため、タンク径を小
さくすることができる。そのため、１台の高電圧発生装
置に複数台の電子銃を接続する場合も、装置全体のコン
パクト化を実現することができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記２本の接続導体のうち一方の接続導体
の内部が中空であり、他方の接続導体が、前記一方の接
続導体の中空部分に配置されていることを特徴としてい
る。以上のような請求項２記載の発明によれば、他方の
接続導体について、対地電位ではなく一方の接続導体に
対する電位差で絶縁を考慮すればよいため、絶縁構成を
簡略化することができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記他方の接続導体が、可撓性のある材料
からなることを特徴としている。以上のような請求項３
記載の発明によれば、内外の接続導体の取り合い精度を
緩和することができるため、組立が容易となる。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記他方の接続導体が、当該２本の接続導
体間の電位差に対応した厚みの絶縁被覆が施された被覆
電線であることを特徴としている。以上のような請求項
４記載の発明によれば、内外の接続導体間の絶縁を被覆
電線の絶縁被覆によって行うことができるため、一方の
接続導体内において絶縁支持を設けることなく被覆電線
を直接配置することができ、組立が容易となる。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項３又は４記
載の発明において、前記他方の接続導体の中継又は分岐
点が、前記一方の接続導体の中空部の内壁に固定された
支持物を介して支持及び固定されていることを特徴とし
ている。以上のような請求項５記載の発明によれば、可
撓性を有する他方の接続導体が伸縮したとしても、中継
又は分岐点において固定されているため、２つの接続導
体間の絶縁性能が変化することがない。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項２乃至５の
いずれか１項記載の発明において、前記他方の接続導体
の中継又は分岐点の近傍において、前記一方の接続導体
に開閉可能な開閉部が形成されていることを特徴として
いる。以上のような請求項６記載の発明によれば、他方
の接続導体の接続を変更する際に、開閉部を取り外すこ
とによって作業を容易に行うことができる。

【００１６】請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の
いずれか１項において、前記高電圧発生装置側及び前記
電子銃側の少なくとも一方の端部において、前記２本の
接続導体間に過電圧保護素子が接続されていることを特
徴としている。以上のような請求項７記載の発明によれ
ば、接続導体のいずれか一方に地絡故障が発生した場合
に、過電圧保護素子によって２本の接続導体間の電位差
が一定値以上に上昇することがないように制御される。
このため、接続導体間における絶縁破壊を防止すること
ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による電子ビーム
発生装置の実施の形態について図面を参照して説明す
る。なお、図１０に示す従来の電子ビーム発生装置と同
一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略
する。

【００１８】［１．第１の実施の形態］図１は、本実施
の形態による電子ビーム発生装置の構成を示す概略図で
ある。同図において、高電圧発生装置８１と電子銃８２
とはガス絶縁母線１００によって接続されている。この
ガス絶縁母線１００において、１１，１２は、電子発生
用電源８１Ａの２つの出力端子から電子銃８２に接続さ
れた接続導体である。また、１３は、上記接続導体１
１，１２を収納したタンクであり、大地電位に等しく、
ＳＦ6 ガス等の絶縁性ガスが充填されている。ここで、
接続導体１１，１２は大地に対してはそれぞれマイナス
数１００ｋＶの電位となるが、互いの間の電位差は１０
００Ｖ以下となっている。

【００１９】図２は、図１におけるガス絶縁母線１００
の接続導体１１，１２及びタンク１３を示すＡ−Ａ’断
面図である。同図に示すように、タンク１３の断面は円
形であり、接続導体１１，１２は、互いに近接して配置
することにより、それら２つを組合せた断面の外周が略
円形となる形状となっている。すなわち、その組合せた
断面のタンク１３に対向する部分の形状が略円形となっ
ている。また、この接続導体１１，１２は、タンク１３
の略中央に配置されている。

【００２０】上述したように、接続導体１１，１２は、
対地電位に比べて互いの電位差が非常に小さいため、タ
ンク１３から見た場合ほぼ同電位と見ることができる。
このため、接続導体１１，１２を、図３に示すように、
タンク１３内で同軸に配置された円筒状の接続導体２１
について、タンク１３に対して絶縁する場合と、同様に
扱うことが可能となる。なお、この接続導体２１の横断
面は、図２に示す接続導体１１，１２を組合せた断面に
ほぼ対応しているものとする。

【００２１】以上のような構成により、図４に示すよう
に、それぞれ円筒状の接続導体１１，１２を別々に配置
した場合に比べて、タンク１３のタンク径Ｄを小さくす
ることができる。すなわち、図４においては、少なくと
も各接続導体１１，１２の直径にタンク１３までの距離
ｄ×２を足したタンク径Ｄが必要であるが、図３におい
ては、１本分の接続導体２１の直径にタンク１３までの
距離ｄ×２を足したタンク径Ｄでよい。

【００２２】以上のように、本実施の形態によれば、ガ
ス絶縁母線によって高電圧発生装置と電子銃を接続する
ため、接続導体の分岐及び中継が容易となり、装置全体
をコンパクト化することができる。また、１台の高電圧
発生装置に複数台の電子銃を接続する場合も、タンク径
の小さいガス絶縁母線とすることができるため、全体の
コンパクト化を妨げることがない。

【００２３】［２．第２の実施の形態］本発明の第２の
実施の形態による電子ビーム発生装置は、図１に示す電
子ビーム発生装置における接続導体１１，１２を、図５
に示すような配置構成としたものである。図５は、接続
導体１１，１２及びタンク１３の断面図である。

【００２４】図５において、接続導体１１は中空の円筒
状となっており、タンク１３の略中央に配置されてい
る。また、接続導体１２は、この接続導体１１の内側に
同軸上に配置されている。本実施の形態においても、上
述した第１の実施の形態と同様に、接続導体１１，１２
は対地電位に比べて互いの電位差が小さい。また、接続
導体１２は接続導体１１の内側に配置されて外部から遮
蔽されているため、接続導体１１がタンク１３内におい
て電界を決定している。そのため、接続導体１１を図３
に示す接続導体２１と同様に扱うことができる。従っ
て、第１の実施の形態と同様に、タンク１３の径を小さ
くすることができる。また、接続導体１２については、
対地電位ではなく接続導体１１に対する電位差で絶縁を
考慮すればよいため、絶縁構成を簡略化することが可能
となる。

【００２５】［３．第３の実施の形態］本発明の第３の
実施の形態による電子ビーム発生装置は、図５に示す接
続導体１１，１２及びタンク１３の配置構成において、
内側に配置された接続導体１２が可撓性を有する材料か
ら構成されている。このような構成によれば、外側の接
続導体１１と内側の接続導体１２との取り合い精度を緩
和することができるため、組立が容易となる。また、内
側の接続導体１２が外側の接続導体１１によって覆われ
ているため、接続導体１２が多少変形した場合も、接続
導体１１，１２間という電位差の小さい部分における絶
縁が変化するのみであって対地電位に関する部分には全
く変化の生じることが無い。

【００２６】［４．第４の実施の形態］本発明の第４の
実施の形態による電子ビーム発生装置は、図１に示す電
子ビーム発生装置における接続導体１１，１２を、図６
に示すような配置構成としたものである。図６は、接続
導体１１，１２及びタンク１３の断面図である。

【００２７】図６において、接続導体１１は、上述した
第２及び第３の実施の形態と同様に中空の円筒状となっ
ており、タンク１３の略中央に配置されている。また、
第３の実施の形態と同様に、接続導体１１の内側に可撓
性を有する接続導体が配置されている。本実施の形態で
は、この内側の接続導体は、被覆電線５１によって構成
されている。この被覆電線５１の絶縁被覆の厚みは、接
続導体１１と被覆電線５１との電位差に対応している。

【００２８】このような構成により、接続導体１１と、
内側の接続導体である被覆電線５１との間の絶縁を被覆
電線５１の周囲の絶縁被覆によって行うことができる。
このため、接続導体１１の内側において、絶縁支持を設
けることなく被覆電線５１を直接配置することができ、
組立が容易となる。

【００２９】［５．第５の実施の形態］本発明の第５の
実施の形態による電子ビーム発生装置は、図１に示す電
子ビーム発生装置における接続導体１１，１２を、図７
に示すような配置構成としたものである。図７は、接続
導体１１，１２の構成を示す斜視図であり、接続導体１
１の内部の構成を表すために接続導体１１の外周部分の
一部を取り除いた図である。

【００３０】本実施の形態において、接続導体１１は接
続導体１１Ａと接続導体１１Ｂとに分岐しており、接続
導体１２は、接続導体１２Ａが接続導体１１Ａ内に、接
続導体１２Ｂは接続導体１１Ｂの内に分岐している。図
７は、この分岐部分を説明する図である。

【００３１】図７において、内側の接続導体１２は、分
岐部６１において接続導体１２Ａ，１２Ｂに分岐してい
る。この分岐部６１では、外側の接続導体１１の下部内
壁に絶縁物６２が設置されており、この絶縁物６２の上
部に接続導体１２が位置決め及び支持固定されている。
この絶縁物６２は、例えば分岐部６１において接続導体
１２が接続導体１１の略中央に固定されるような高さと
なっている。

【００３２】このような構成により、可撓性を有する内
側の接続導体１２が伸縮したとしても、分岐部６１にお
いて固定されているため、接続導体１１，１２間の絶縁
性能が変化することがない。

【００３３】［６．第６の実施の形態］本発明の第６の
実施の形態による電子ビーム発生装置は、図１における
電子ビーム発生装置における接続導体１１，１２の構成
を、図８に示すような配置構成としたものである。図８
は、接続導体１１，１２の構成を示す斜視図である。

【００３４】図８に示すように、接続導体１２の中継部
分である中継点７０は、接続導体１１の下部内壁に固定
された絶縁物７１上に設置されている。そして、接続導
体１１は、この中継点７０近傍において上部が開閉可能
な構成となっている。すなわち、この部分において、接
続導体１１の上半分が取り外し可能な開閉部１１Ｃとな
っている。

【００３５】このような構成により、内側の接続導体１
２の接続を変更する際に、開閉部１１Ｃを取り外すこと
によって作業を容易に行うことができる。なお、このよ
うな開閉部１１Ｃは、接続導体１２の中継部分に限ら
ず、図７に示すような分岐部分に設けるようにしてもよ
い。

【００３６】［７．第７の実施の形態］図９は、本実施
の形態による電子ビーム発生装置の構成を示す概略図で
ある。同図において、高電圧発生装置８１側と電子銃８
２側の両端部において、接続導体１１，１２間に例えば
避雷器等の過電圧保護素子７２，７２が接続されてい
る。この過電圧保護素子７２の保護レベルは、接続導体
１１，１２間の電位差に対応した値に設定されている。
すなわち、接続導体１１，１２間の電位差を一定値に保
持するような値に設定されている。

【００３７】このような構成により、高電圧発生装置８
１側もしくは電子銃８２側において、接続導体１１，１
２のいずれか一方に地絡故障が発生した場合に、過電圧
保護素子７２によって、接続導体１１，１２間の電位差
が一定値以上に上昇することのないように制御される。
このため、接続導体１１，１２間における絶縁破壊を防
止することができる。なお、上記過電圧保護素子７２
は、高電圧発生装置８１側もしくは電子銃８２側のいず
れか一方のみに配置するようにしてもよい。

【００３８】［８．他の実施の形態］なお、本発明は上
述した実施の形態に限定されるものではなく、以下に示
すような各種態様も可能である。例えば、高電圧発生装
置と電子銃とを接続する接続導体１１，１２の配置を逆
にしてもよい。すなわち、接続導体１１，１２のいずれ
を外側又は内側としてもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガス絶縁母線によって高電圧発生装置と電子銃を接続す
るため、接続導体の分岐及び中継が容易となり、１台の
高電圧発生装置に複数台の電子銃を接続することができ
る。また、接続導体の形状を工夫することにより、電界
緩和されたガス絶縁母線が得られると共に、ガス絶縁母
線のタンク径を小さくすることができる。これにより、
装置全体をコンパクト化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による電子ビーム発
生装置の構成を示す概略図

【図２】同実施の形態における接続導体１１，１２及び
タンク１３の構成を示す図１のＡ−Ａ’断面図

【図３】同実施の形態におけるタンク径Ｄの縮小を説明
する図

【図４】同実施の形態におけるタンク径Ｄの縮小を説明
する図

【図５】本発明の第２及び第３の実施の形態における接
続導体１１，１２及びタンク１３の構成を示す断面図

【図６】本発明の第４の実施の形態における接続導体１
１，１２及びタンク１３の構成を示す断面図

【図７】本発明の第５の実施の形態における接続導体１
１，１２の構成を示す斜視図

【図８】本発明の第６の実施の形態における接続導体１
１，１２の構成を示す斜視図

【図９】本発明の第７の実施の形態における電子ビーム
発生装置の構成を示す概略図

【図１０】従来の電子ビーム発生装置の構成を示す概略
図

【符号の説明】

１１，１２，２１…接続導体 １１Ｃ…開閉部 １３…タンク ５１…被覆電線 ６１…分岐部 ６２，７１…絶縁物 ７０…中継点 ７２…過電圧保護素子 ８１…高電圧発生装置 ８１Ａ…電子発生用電源 ８２…電子銃 ８２Ａ…電子発生部 ８２Ｂ…電子加速部 １００…ガス絶縁母線

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子を発生する電子発生部及び前記電子
   を加速する電子加速部を備えた電子銃と、前記電子発生
   部及び前記電子加速部のそれぞれに電力を供給する２つ
   の出力端子を有する高電圧発生装置と、前記出力端子と
   前記電子銃とをそれぞれ接続する２本の接続導体とを備
   えた電子ビーム発生装置において、 前記出力端子と前記電子銃との接続は、ガス絶縁母線に
   よって行い、 前記２本の接続導体は、前記ガス絶縁母線のタンク内の
   略中央において互いに近接して配置され、軸方向に直交
   する断面の形状が、それら２本を組合せた該断面の外周
   が略円形となるような形状となっていることを特徴とす
   る電子ビーム発生装置。
2. 【請求項２】 前記２本の接続導体のうち、一方の接続
   導体は、内部が中空であり、他方の接続導体は、前記一
   方の接続導体の中空部分に配置されていることを特徴と
   する請求項１記載の電子ビーム発生装置。
3. 【請求項３】 前記他方の接続導体は、可撓性のある材
   料からなることを特徴とする請求項２記載の電子ビーム
   発生装置。
4. 【請求項４】 前記他方の接続導体は、当該２本の接続
   導体間の電位差に対応した厚みの絶縁被覆が施された被
   覆電線であることを特徴とする請求項３記載の電子ビー
   ム発生装置。
5. 【請求項５】 前記他方の接続導体の中継又は分岐点
   は、前記一方の接続導体の中空部の内壁に固定された支
   持物を介して支持及び固定されていることを特徴とする
   請求項３又は４記載の電子ビーム発生装置。
6. 【請求項６】 前記他方の接続導体の中継又は分岐点の
   近傍において、前記一方の接続導体に開閉可能な開閉部
   が形成されていることを特徴とする請求項２乃至５のい
   ずれか１項記載の電子ビーム発生装置。
7. 【請求項７】 前記高電圧発生装置側及び前記電子銃側
   の少なくとも一方の端部において、前記２本の接続導体
   間に過電圧保護素子が接続されていることを特徴とする
   請求項１乃至６のいずれか１項記載の電子ビーム発生装
   置。