JP2002093356A - 電子ビーム装置 - Google Patents
電子ビーム装置Info
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- JP2002093356A JP2002093356A JP2000277849A JP2000277849A JP2002093356A JP 2002093356 A JP2002093356 A JP 2002093356A JP 2000277849 A JP2000277849 A JP 2000277849A JP 2000277849 A JP2000277849 A JP 2000277849A JP 2002093356 A JP2002093356 A JP 2002093356A
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Abstract
に当たる時の発散を防止する。 【解決手段】 中心部が空けられた渦巻き状のフィラ
メント20、グリッド21、アノード22を、フイラメ
ント20の空間部20Sの中心、グリッド21の孔21
Aの中心、アノード22の孔22Aの中心が、大体、電
子ビーム軌道の中心軸O上に位置するように、互いに適
当な間を開けて配列する。フイラメント20の中心に空
けられた空間部20Sの部分に、その先端面がフイラメ
ント20の先端面より僅かに反アノード側に配置された
棒状の電位補正用電極23を設ける。電位補正用電極2
3はイオン衝撃等に強い、例えば、炭素の如き高融点の
金属で成し、グリッド21に取り付ける。
Description
ームの集束性を向上させた電子ビーム装置に関する。
れた物質に当てることにより物質を蒸発させ、蒸発粒子
を基板上に付着等させたり、或いは、加速した電子ビー
ムをターゲットに衝突させることにより、ターゲットに
溶接等の加工を行ったりする装置がある。
して、電子ビーム蒸発装置の概略を示したもので、図2
は図1のA−A線断面図である。
行に配置された磁極板で、前記永久磁石2によりN極と
S極に励磁されている。該磁極板間には、蒸発物質3が
収容された坩堝4が設けられている。該坩堝の下には、
電子銃5が設けられている。該電子銃はフィラメント
6,グリッド7及びアノード8から成る。9はフィラメ
ント加熱電源、10は加速電源である。尚、11はグリ
ッド支持板である。12は環状鉄心にX方向走査用偏向
コイルとY方向走査用偏向コイルが巻かれた走査用電磁
コイル体で、前記電子銃5からの電子ビームの通路上に
配置されている。尚、この走査用電磁コイル体は、例え
ば、磁極1A,1Bの間で坩堝4の近くに取り付けられ
た非磁性製のホルダー(図示せず)によって支持されて
いる。13は該走査用電磁コイル体に走査用の電流を流
すための走査用電源である。尚、図示しなかったが、グ
リッド7とフィラメント6の間には引き出し電源(図示
せず)から正の引き出し電圧が印加されてる様に成って
いる。
メント6から発生された電子ビームは、グリッド7によ
り引き出され、更に、アノード8によって加速され、磁
極1A,1Bが作る磁場により270°前後曲げられ坩
堝4内に収容された蒸発物質3に照射される。その際、
電子銃5からの電子ビームは走査用電磁コイル体12が
作る二次元方向走査用磁場を通過するので、電子ビーム
は蒸発物質3上を二次元方向に走査することになる。こ
の結果、蒸発物質3は電子ビームにより加熱されて蒸発
し、その蒸発粒子が、例えば、坩堝4上方に配置された
基板(図示せず)上に付着する。さて、この様に電子照
射により蒸発物質を蒸発させる電子銃のフィラメント
(電子放出部)としては、一般に低電圧で大電力のビー
ム(即ち、ビーム電流の大きいビーム)が得られるよう
に、大きいものが使用されている。例えば、図3に示す
様な渦巻き状のものが用いられる。
蒸気の一部が電子ビームの衝撃によりイオン化する。通
常、蒸発物質は金属なので、これらのイオンは+イオン
である。これらの+イオンは図2に示すフィラメント6
から坩堝4内の蒸発物質3の間の電子ビームの偏向軌道
(実質的に導体となっている)14の中心軸Oに沿って
負の電位のフィラメント6に向かう。そして、これらの
+イオンは、フィラメント6の中心部分(第3図のKの
部分)に当たり、該部分をスパッタしてしまう。その為
に、該部分が細くなるので該部分に過電流が流れ、やが
て溶断してしまい、フィラメントを新しいものに交換し
なければならない。この様な溶断が蒸着操作中に起こる
と、その蒸着膜は不良品となるばかりではなく、この様
な溶断によるフィラメントの交換は経済的にも操作的に
も著しく不利である。まして、この様な溶断が短時間で
起こると、極めて大きな問題となる。
に示す様に、中心部分(前記図3のKに当たる部分)の
空いたフィラメント6Aを使用すれば、この様な問題を
解決することは出来る。但し、この様な構成のフイラメ
ントでは電子量不足が心配されるので、例えば、図5に
示す如く、コイル状フイラメントを環状に形成し、環の
中心軸方向に電子を取り出すように成したフィラメント
6Bも提案されている(特願平11−358642
号)。
メントを使用した場合においても、次の様な問題があ
る。
を使用した電子銃のフィラメント6´からの電子ビーム
の進む方向を示したもので、図中7´は該フィラメント
に対して数10〜数100Vの引き出し電圧が印加され
ているグリッド、8´はフィラメント6´に対し数KV
〜数100KVの加速電圧が印加されているアノードで
ある。この様な電子銃においては、フィラメント6´と
グリッド7´の間の等電位面は15に示す様に、電子光
学的中心軸Oの周辺部に対応した部分がフィラメント6
´側に凸の形状となる。さて、フィラメント6´が加熱
されることにより該フィラメント6´から発生した熱電
子は、グリット7´によって引き出され、更に、アノー
ド8´によって加速されるわけであるが、この際、フィ
ラメント6´から発生した熱電子は、前記フィラメント
6´とグリッド7´の間に形成された等電位面15を横
切るように進むので、16に示す様に、一旦電子光学的
中心軸O上で交差し、そこから発散していく。従って、
坩堝4内に収容された蒸発物質3上を電子ビームで二次
元的に走査する場合に、単位断面積当たりの電子密度が
著しく低い、いわゆる著しくぼけた電子ビームで走査さ
れてしまい、蒸発物質の蒸発自体に支障を来す。
なされたもので、新規な電子ビーム装置を提供すること
を目的とする。
ーム装置は、電子放出部の一部が空けられたフィラメン
ト,グリッド及びアノードを有する電子銃からの電子ビ
ームを被照射物に当てるようにした電子ビーム装置にお
いて、前記電子放出部に空けられた空間部分において、
前記グリットとフィラメントの間の等電位面が電子光学
中心軸にほぼ垂直になるようにするための電位補正用電
極を設けことを特徴とする。
出部の一部が空けられたフィラメント、グリッド及びア
ノードを有する電子銃を備えた電子ビーム装置におい
て、前記電子放出部に空けられた空間部分において、そ
の先端面が前記電子放出部の先端面の近傍に位置するよ
うに配置された電位補正用電極を実質的に前記グリッド
に取り付けたたことを特徴とする。
施の態様の形態を詳細に説明する。
示した電子銃の主要部の概略図、図7(b)は図7
(a)のA−A断面図である。
のフィラメント、21はグリッド、22はアノードで、
フイラメント20の空間部20Sの中心、グリッド21
の孔21Aの中心、アノード22の孔22Aの中心が、
大体、電子光学的中心軸O上に位置するように、フィラ
メント20,グリッド21及びアノード22が互いに適
当な間を開けて配列されている。前記フイラメント20
の中心に空けられた空間部20Sの部分には、その先端
面がフイラメント20の先端面より僅かに反アノード側
に配置された棒状の電位補正用電極23が設けられてい
る。この電位補正用電極23はイオン衝撃等に強い、例
えば、炭素の如き高融点の金属から成り、グリッド21
に取り付けられている。尚、前記電位補正用電極23
は、前記空間部20Sにおけるグリット21とフイラメ
ント20の間の等電位面が電子光学的中心軸Oに対しほ
ぼ垂直になるように、その先端面の位置を調整して配置
する。
ビーム蒸発装置の電子銃として使用すると、フィラメン
ト20から発生された電子ビームは、グリッド21によ
り引き出され、更に、アノード22によって加速され、
磁極1A,1Bが作る磁場により270°前後曲げられ
坩堝4内に収容された蒸発物質3に照射される。その
際、電子銃5からの電子ビームは走査用電磁コイル体1
2が作る二次元方向走査用磁場を通過するので、電子ビ
ームは蒸発物質3上を二次元方向に走査することにな
る。この結果、蒸発物質3は電子ビームにより加熱され
て蒸発し、その蒸発粒子が、例えば、坩堝4上方に配置
された基板(図示せず)上に付着する。
メント20の中心に空けられた空間部20Sの部分に、
その先端面がフイラメント20の先端面より僅かに反ア
ノード側に配置され、グリッド21と同電位の棒状の電
位補正用電極23が設けられているので、フィラメント
20とグリッド21の間の等電位面は、図8の24に示
す様に、電子ビームの中心軸Oの周辺部に対応した部分
がフィラメント6´側に凸の形状とならず、この部分は
ほぼ中心軸Oに垂直な形状となる。従って、フィラメン
ト20から発生した熱電子は、前記フィラメント21と
グリッド21の間に形成された等電位面24を横切るよ
うに進むので、25に示す様に、電子ビームは中心軸O
にほぼ平行に進んでいく。その結果、坩堝4内に収容さ
れた蒸発物質3上を電子ビームで二次元的に走査する場
合に、単位断面積当たりの電子密度が著しく高い電子ビ
ームで走査されることになる。
リッド20に取り付け、該電位補正用電極23の電位を
グリッド20と同電位になるようにしているが、電位補
正用電極23をフィラメント20に取り付け、電位補正
用電極23の電位がフィラメント20の電位と同電位に
成るようにしても良い。しかし、一般にフィラメントは
W(タングステン)製であり、その電子放出面の直径が
10mm〜15mm極めて小さいので、その電子放出面
の中心部を空けて、そこに、フイラメントと材質の異な
る(炭素の如き高融点材料)電位補正用電極を取り付け
ること自体極めて困難である。又、譬え、溶接等により
取り付けることが出来たと仮定しても、フィラメント加
熱時(大体、数1000℃前後)に電位補正用電極が取
れてしまう恐れがある。
全体は大きいので、該グリッドに電位補正電極を取り付
けることは容易であり、しかも、フィラメントとグリッ
ドの間の電位差は小さく、グリッドがフィラメントに対
して僅かに正電位にあるので、前記正電位に対応した
分、電位補正用電極の先端面がフイラメント20の先端
面より、反アノード側に位置する様に配置すれば、フイ
ラメント20とグリッド21の間の等電位面が電子ビー
ム中心軸Oに対してほぼに垂直になる。
例として示したものである。
ントを環状に形成し、環の中心軸方向に電子を取り出す
ように成したフィラメン25の空間部25Sに、電位補
正用電極26を配置させたもので、フィラメント25と
グリッド(図示せず)の間の等電位面が電子光学的中心
軸にほぼ垂直になるように、該フィラメントの先端面よ
り少し反アノード側に配置される。
巻かれつつリング形状を成すように形成されているが、
1/2程度までリング状に形成したフィラメント27の
空間部27Sに、電位補正用電極28を配置させたもの
で、フィラメント27とグリッド(図示せず)の間の等
電位面が電子光学的中心軸にほぼ垂直になるように、該
フィラメントの先端面より少し反アノード側に配置され
る。
ーム蒸発装置を例に上げたが、電子ビーム溶接装置等の
加工装置等にも本発明は適用出来ることはいうまでもな
い。
発装置の概略を示したものである。
である。
である。
示したものである。
る。
したものである。
使用した図である。
の一概略例を示したものである。
ト一概略例を示したものである。
ト 7,7′21…グリッド 8,8′22…アノード 9…フィラメント加熱電源 O…電子光学的中心軸 10…加速電源 11…グリッド支持板 12…走査用電磁コイル体 13…走査用電源 14…偏向軌道 15,24…等電位面 20S,25S,27S…空間部 21A,22A…孔 23,26,28…電位補正用電極
Claims (7)
- 【請求項1】 電子放出部の一部が空けられたフィラメ
ント,グリッド及びアノードを有する電子銃からの電子
ビームを被照射物に当てるようにした電子ビーム装置に
おいて、前記電子放出部に空けられた空間部分におい
て、前記グリットとフィラメントの間の等電位面が電子
光学中心軸にほぼ垂直になるようにするための電位補正
用電極を設けことを特徴とする電子ビーム装置。 - 【請求項2】 電子放出部の一部が空けられたフィラメ
ント、グリッド及びアノードを有する電子銃を備えた電
子ビーム装置において、前記電子放出部に空けられた空
間部分において、その先端面が前記電子放出部の先端面
の近傍に位置するように配置された電位補正用電極を実
質的に前記グリッドに取り付けた電子ビーム装置。 - 【請求項3】 前記電位補正電極は、その先端面が前記
電子放出部の先端面より僅かに反アノード側に位置する
ように配置されている請求項1又は2に記載の電子ビー
ム装置。 - 【請求項4】 前記電位補正電極は前記フイラメントの
材料とは異なった高融点材料から成る請求項1又は2に
記載の電子ビーム装置。 - 【請求項5】 前記フイラメントは渦巻き状に形成され
た請求項1又は2記載の電子ビーム装置。 - 【請求項6】 前記フィラメントは、コイル状に巻かれ
て環状に形成されており、環の中心軸方向に電子を取り
出すように成した請求項1又は2記載の電子ビーム装
置。 - 【請求項7】 前記被照射物は蒸発物質である請求項1
又は2に記載の電子ビーム装置。
Priority Applications (1)
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JP2000277849A JP4073158B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 電子ビーム装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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JP4073158B2 JP4073158B2 (ja) | 2008-04-09 |
Family
ID=18763104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000277849A Expired - Lifetime JP4073158B2 (ja) | 2000-09-13 | 2000-09-13 | 電子ビーム装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4073158B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
ES2275603T5 (es) | 2000-10-20 | 2010-07-07 | Seiko Epson Corporation | Dispositivo de registro de inyeccion de tinta y cartucho de tinta. |
-
2000
- 2000-09-13 JP JP2000277849A patent/JP4073158B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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---|---|
JP4073158B2 (ja) | 2008-04-09 |
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