JP2007026870A - フィラメント制御装置、フィラメント制御方法および熱電子利用処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フィラメント制御装置10は、フィラメント5の抵抗値を測定する抵抗測定手段1と、第1期間中の抵抗平均値Raveを演算する抵抗平均値演算器2と、抵抗平均値Raveと電力目標値Wrefとから、フィラメント5に供給すべき電流目標値Irefを演算する電流目標値演算器3と、第1期間の後の第2期間中において、電流目標値Irefと一致するように、フィラメント5に流れる電流値を制御する定電流電源4と、第1期間および第2期間のタイミングを制御するタイミング制御回路6とを備えている。
【選択図】 図2
Description
図11において、従来の空間電荷中和装置100は、磁極101と、電子銃102と、加熱電源103と、エミッション電源104とを有しており、従来のイオン注入処理装置において、図示しない質量分離機に配置されている。なお、質量分離機は、周知の通り、磁場作用によってイオンビームを湾曲させながら、そのイオンビームに含まれる、質量が異なる複数のイオン種を互いに分離するものである。
エミッション電源104は、フィラメント102aと電子引出電極102bとの間に所定の電圧を印加するために両者間に接続されている。
該抵抗平均値演算手段と前記電流目標値演算手段または前記電圧目標値演算手段との間に設けられ、該第1期間の終了後(例えば第1期間終了後〜次の第1期間開始までの期間)に、該抵抗平均値演算手段から該電流目標値演算手段または該電圧目標値演算手段に信号出力可能に制御される第2スイッチ手段とを更に有する。
さらに、好ましくは、本発明の熱電子利用処理装置において、前記フィラメントが電子ビームを発生させるための電子ビーム源用フィラメントであり、該フィラメントから放出される熱電子により電子ビーム加工処理を行う。
また、好ましくは、本発明のフィラメント制御方法において、前記第1期間と前記第2期間とからなる各期間が繰り返され、該各期間において、該第1期間の後に該第2期間がくるようにタイミング制御する。
ここで、第2期間の電流目標値や電圧目標値を設定する際に用いる抵抗平均値は、第1期間中に所定の時間間隔で測定した複数の抵抗値を平均化したものであるから、該抵抗平均値は、突発的な温度上昇、被覆物の付着や剥がれなど、ランダム性の外乱の影響が除外され、通電時間に依存したフィラメントの経時的な劣化(線細り)や経時的温度上昇など、ドリフト的に変化する外乱の影響を正確に表したものとなる。この抵抗平均値に基づく電流目標値や電圧目標値の設定によって、通電時間に依存したフィラメントの経時的な劣化(線細り)や経時的温度上昇など、ドリフト的に変化する外乱の影響が確実に抑制され、フィラメントで消費される消費電力を所定の電力目標値と一致させることが可能となる。
しかも、リアルタイムの電力制御ではなく、第2期間の開始毎に、電流目標値または電圧目標値を調整しているだけなので、制御系が不安定となる虞れもない。
図1において、フィラメント制御装置30は、電流検出器31aと、電圧検出器31bと、電力演算器31cと、比較器32aと、ゲイン部32bと、ドライバ32cと、電源34とを有しており、電流検出器31aおよび電圧検出器31bによってフィラメント5に流れる電流と電圧が測定され、電力演算器31cによって消費電力が演算される。この演算された消費電力が、比較器32aによって所定の電力目標値と比較され、両者が一致するように、ゲイン部32b、ドライバ32cおよび電源34を通してフィラメント5への電流供給または電圧供給が為されるようになっている。
(実施形態1)
図2は、本発明の実施形態1に係るフィラメント制御装置の構成例を示すブロック図である。
Rave=ΣR(ti)/n (i=1〜n;nは自然数) ・・・ (1)
のように表される。
Iref=(Wref/Rave)0.5 ・・・ (2)
のように表される。
また、制御開始時(第2期間Cの開始時)の応答時間は、定電流電源4の応答時間で決まるため、上記のように、ドリフト的な外乱T1(経時的な抵抗変化)の影響を確実に抑圧しながらも、十分に短い応答時間でフィラメントの電力を制御することができ、フィラメントのオン/オフが繰り返されるような場合においても十分に適用可能である。
(実施形態1の変形例)
上記実施形態1では、第2期間C−kと、次の第1期間A−(k+1)とが重複するように、タイミングパルスTP2の立上りタイミングと同期して、タイミングパルスTP1もHighレベルとしている。
(実施形態2)
上記実施形態1では、抵抗平均値Rave(k)に基づいて、電力目標値Wrefを電流目標値Iref(k)に変換し、この電流目標値Iref(k)によって、第2期間C−kにおけるフィラメント5の電流Iを制御しているが、本実施形態2では、電力目標値Wrefを電圧目標値Vref(k)に変換し、この電圧目標値Vref(k)によって、第2期間C−kにおけるフィラメント5の電圧Vを制御する場合について説明する。この場合にも、上記実施形態1の場合と同様の本発明の効果を得ることができる。
Vref=(Wref×Rave)0.5 ・・・ (3)
のように表される。
しかも、本実施形態2では、図1に示したようなリアルタイムのフィードバックによる電力制御を行っておらず、第2期間Cの開始毎に定電圧電源24に設定値として与える電圧目標値を調整しているだけであるため、制御系が不安定となる虞れはない。
また、制御開始時(第2期間Cの開始時)の応答時間は、定電圧電源24の応答時間で決まるため、上記のように、ドリフト的な外乱T1(経時的な抵抗変化)の影響を確実に抑圧しながらも、十分に短い応答時間でフィラメントの電力を制御することができ、フィラメントのオン/オフが繰り返されるような場合においても十分に適用可能である。
(実施形態3)
上記実施形態1のフィラメント制御装置10によれば、制御系の安定性を維持しつつ、ドリフト的な外乱T1の影響を確実に抑圧して、フィラメント5の消費電力を所定の値に制御することができる。このようなフィラメント制御装置10は、フィラメント5から放出される熱電子量を高精度、かつ、安定して制御することができるため、熱電子を利用する各種処理(熱電子利用処理)に適用することができる。
1a 電流検出器
1b 電圧検出器
1c 抵抗演算器
2 抵抗平均値演算器
3 電流目標値演算器
4 定電流電源
5 フィラメント
6 タイミング制御回路
7 第1スイッチ
8 第2スイッチ
9 サンプルホールド回路(SH)
10,20,30 フィラメント制御装置
23 電圧目標値演算器
24 定電圧電源
31a 電流検出器
31b 電圧検出器
31c 電力演算器
32a 比較器
32b ゲイン部
32c ドライバ
34 電源
50 イオン注入処理装置
51 イオン源
52 質量分離機
Claims (17)
- フィラメントで消費される電力を所定の電力目標値と一致するように制御するフィラメント制御装置であって、
該フィラメントの抵抗値を所定の時間間隔で測定する抵抗測定手段と、
該抵抗測定手段により第1期間中に測定された複数の該抵抗値に対して平均値を演算する抵抗平均値演算手段と、
該抵抗平均値演算手段により演算された該平均値と該電力目標値とから、該フィラメントに供給すべき電流の目標値を演算する電流目標値演算手段と、
第2期間中に、該電流目標値演算手段により演算された該電流の目標値と一致するように、該フィラメントに流れる電流値を制御する電流制御手段と、
該第1期間および該第2期間のタイミングを制御するタイミング制御手段とを有するフィラメント制御装置。 - フィラメントで消費される電力を所定の電力目標値と一致するように制御するフィラメント制御装置であって、
該フィラメントの抵抗値を所定の時間間隔で測定する抵抗測定手段と、
該抵抗測定手段により第1期間中に測定された複数の該抵抗値に対して平均値を演算する抵抗平均値演算手段と、
該抵抗平均値演算手段により演算された該平均値と該電力目標値とから、該フィラメントに印加すべき電圧の目標値を演算する電圧目標値演算手段と、
第2期間中に、該電圧目標値演算手段により演算された該電圧の目標値と一致するように、該フィラメントに印加される電圧を制御する電圧制御手段と、
該第1期間および該第2期間のタイミングを制御するタイミング制御手段とを備えたフィラメント制御装置。 - 前記電流制御手段は定電流電源である請求項1に記載のフィラメント制御装置。
- 前記電圧制御手段は定電圧電源である請求項2に記載のフィラメント制御装置。
- 前記抵抗測定手段は、前記フィラメントに流れる電流および電圧を測定する電流検出手段および電圧検出手段と、該電圧検出手段により測定された電圧値を該電流検出手段により測定された電流値で除算して前記抵抗値を算出する抵抗値算出手段とを有する請求項1または2に記載のフィラメント制御装置。
- 前記タイミング制御手段は、前記第1期間と前記第2期間とからなる各期間が繰り返され、該第2期間が次の該第1期間の少なくとも一部と重複するように、前記タイミングを制御する請求項1または2に記載のフィラメント制御装置。
- 前記タイミング制御手段は、前記第1期間と前記第2期間とからなる各期間が繰り返され、該各期間において、該第1期間の後に該第2期間がくるように、前記タイミングを制御する請求項1または2に記載のフィラメント制御装置。
- 前記第1期間が前記フィラメントの寿命時間の0.001%以上0.1%以下に設定されている請求項1、2、6および7のいずれかに記載のフィラメント制御装置。
- 前記タイミング制御手段は、前記抵抗測定手段と前記抵抗平均値演算手段との間に設けられ、前記第1期間に、該抵抗測定手段から該抵抗平均値演算手段に信号出力可能に制御される第1スイッチ手段と、
該抵抗平均値演算手段と前記電流目標値演算手段または前記電圧目標値演算手段との間に設けられ、該第1期間の終了後に、該抵抗平均値演算手段から該電流目標値演算手段または該電圧目標値演算手段に信号出力可能に制御される第2スイッチ手段とを更に有する請求項1、2および6〜8のいずれかに記載のフィラメント制御装置。 - 前記タイミング制御手段は、前記電流目標値演算手段と前記電流制御手段との間または、前記電圧目標値演算手段と前記電圧制御手段との間に設けられ、前記第2期間の開始毎に、前記電流の目標値、または、前記電圧の目標値を更新するように制御されるサンプルホールド回路を更に有する請求項1、2および6〜9のいずれかに記載のフィラメント制御装置。
- 請求項1〜10のいずれかに記載のフィラメント制御装置が搭載されて、前記フィラメントから放出される熱電子を利用して熱電子利用処理を行う熱電子利用処理装置であって、
前記第2期間中において、前記電流制御手段または前記電圧制御手段によって前記フィラメントの電流値または電圧値が制御された状態で該熱電子利用処理が実行される熱電子利用処理装置。 - 前記フィラメントがイオンビームの空間電荷分布を中和するための中和用フィラメントであり、該フィラメントから放出される熱電子によってイオンビームの空間電荷分布を中和してイオン注入処理を行う請求項11に記載の熱電子利用処理装置。
- 前記フィラメントが電子ビームを発生させるための電子ビーム源用フィラメントであり、該フィラメントから放出される熱電子により電子ビーム加工処理を行う請求項11に記載の熱電子利用処理装置。
- フィラメントで消費される電力を所定の電力目標値と一致するように制御するフィラメント制御方法であって、
該フィラメントの抵抗値を所定の時間間隔で測定する抵抗測定ステップと、
該抵抗測定ステップで第1期間中に測定された複数の該抵抗値に対して平均値を演算する抵抗平均値演算ステップと、
該抵抗平均値演算ステップで演算された該平均値と該電力目標値とから、該フィラメントに供給すべき電流の目標値を演算する電流目標値演算ステップと、
第2期間中に、該電流目標値演算ステップで演算された該電流の目標値と一致するように、該フィラメントに流れる電流値を制御する電流制御ステップとを有するフィラメント制御方法。 - フィラメントで消費される電力を所定の電力目標値と一致するように制御するフィラメント制御方法であって、
該フィラメントの抵抗値を所定の時間間隔で測定する抵抗測定ステップと、
該抵抗測定ステップで第1期間中に測定された複数の該抵抗値に対して平均値を演算する抵抗平均値演算ステップと、
該抵抗平均値演算ステップで演算された該平均値と該電力目標値とから、該フィラメントに印加すべき電圧の目標値を演算する電圧目標値演算ステップと、
第2期間中に、該電圧目標値演算ステップで演算された該電圧の目標値と一致するように、該フィラメントに印加される電圧を制御する電圧制御ステップとを有するフィラメント制御方法。 - 前記第1期間と前記第2期間とからなる各期間が繰り返され、該第2期間が次の該第1期間の少なくとも一部と重複するようにタイミング制御する請求項14または15に記載のフィラメント制御方法。
- 前記第1期間と前記第2期間とからなる各期間が繰り返され、該各期間において、該第1期間の後に該第2期間がくるようにタイミング制御する請求項14または15に記載のフィラメント制御方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010192808A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Nuflare Technology Inc | 電子ビーム描画装置、その電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力制御装置及び電力制御方法 |
CN102484942A (zh) * | 2009-09-03 | 2012-05-30 | 西门子公司 | 在加速腔附近具有开关装置的粒子加速器 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53114959U (ja) * | 1977-02-18 | 1978-09-12 | ||
JPS58112232A (ja) * | 1981-12-26 | 1983-07-04 | Fujitsu Ltd | 電子線照射装置 |
JPS63148310A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Yokogawa Electric Corp | サンプル値調節計 |
JPH10319198A (ja) * | 1997-05-15 | 1998-12-04 | Nissin High Voltage Co Ltd | 電子線照射装置の電子流制御装置 |
JP2002018920A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-01-22 | Nissei Plastics Ind Co | 射出成形機の温度制御方法 |
JP2005078912A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | イオン質量分離装置、イオン注入装置、及びイオン質量分離方法 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53114959U (ja) * | 1977-02-18 | 1978-09-12 | ||
JPS58112232A (ja) * | 1981-12-26 | 1983-07-04 | Fujitsu Ltd | 電子線照射装置 |
JPS63148310A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-21 | Yokogawa Electric Corp | サンプル値調節計 |
JPH10319198A (ja) * | 1997-05-15 | 1998-12-04 | Nissin High Voltage Co Ltd | 電子線照射装置の電子流制御装置 |
JP2002018920A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-01-22 | Nissei Plastics Ind Co | 射出成形機の温度制御方法 |
JP2005078912A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | イオン質量分離装置、イオン注入装置、及びイオン質量分離方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010192808A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Nuflare Technology Inc | 電子ビーム描画装置、その電子ビーム描画装置の電子銃のカソード加熱用の電力制御装置及び電力制御方法 |
CN102484942A (zh) * | 2009-09-03 | 2012-05-30 | 西门子公司 | 在加速腔附近具有开关装置的粒子加速器 |
JP2013504150A (ja) * | 2009-09-03 | 2013-02-04 | シーメンス アクティエンゲゼルシャフト | 加速器セルの近くにスイッチ配置を有する粒子加速器 |
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