JP2014523530A - 電子ビーム装置のカソードハウジングサスペンション - Google Patents

Abstract

細長い形状のチューブボディを備え、チューブボディは長手方向に伸びた出口窓と、チューブボディの一端の接続端部と、備えた電子ビーム装置のためのカソードハウジングサスペンション該開示されている。電子ビーム装置は、細長い形状を有し且つ自由端と自由端から離れた取り付け端部とを具備したカソードハウジングをさらに具備し、取り付け端部は、セットネジ（１２４）のためのネジ穴と、取り付けボルト（１２２）のためのネジ切りされていない開口部と、が設けられた、外向きに広がったフランジ（１１６）を具備し、取り付けボルトは取り付け端部をチューブボディの対応したソケット（１１８）に取り付けるためのものであり、取り付け端部をソケットから離れるように付勢するために構成された手段（１２０）が、チューブボディ内に配置されている。

Description

本発明は電子ビーム装置（ＥＢＤ）に関し、特にそのカソードハウジングに関連した改良された特性を備えたＥＢＤに関する。

一般的なＥＢＤは、カソードハウジングが内部に配置された真空密封ボディを具備している。カソードハウジングは、電子が生成されるために、電流によって加熱されるフィラメントを具備している。したがって、生成された電子は高電位を利用して加速され、ボディの出口窓、一般的にサポートグリッドによって支持された薄い窓フォイルを通じて出て行く。電子ビーム装置は、空間または表面の塗料もしくは接着剤の硬化、または殺菌のような、いくつかの目的のために使用され得る。加速電圧のような機器の目的に応じて、ＥＢＤのビームプロファイル、形状が変化する。本発明の教示は、パッケージ材料のウェブの殺菌のために使用されるＥＢＤに有利に適用され得るものであり、その目的のためにデザインされたＥＢＤの性能を大幅に改良し得るものである。しかしながら、それは、類似の利点が得られるかもしれない類似の構成を備えた他のＥＢＤに適用されてもよいことが理解される。

殺菌の質が保証されると、パッケージ材料のウェブの殺菌に分野において、安定性、耐久性、および長寿命性のような性能因子は主要問題である。上述のすべての構成およびさらに多くの構成は、ＥＢＤが任意の与えられた環境の下で所望のビーム形状を生成するために最適化され得る。

本発明は、パッケージ容器の製造のために使用されるパッケージ材料のウェブのような、大きい表面の処理のために使用される細長い電子ビームデバイスの背景に関連している。より詳細には、本発明は適正な質の保証に関してそのようなＥＢＤの改良に関連しており、一方でＥＢＤの組み立ての単純化に関連している。

本発明によれば、細長い形状のチューブボディを備え、チューブボディは長手方向に伸びた出口窓をと、チューブボディの一端の接続端部と、を備えた電子ビーム装置のためのカソードハウジングサスペンションを提供している。電子ビーム装置は、細長い形状を有し且つ自由端と自由端から離れた取り付け端部とを具備したカソードハウジングをさらに具備し、取り付け端部は、セットネジのためのネジ穴と、取り付けボルトのためのネジ切りされていない開口部と、が設けられた、外向きに広がったフランジを具備し、取り付けボルトは取り付け端部をチューブボディの対応したソケットに取り付けるためのものであり、取り付け端部をソケットから離れるように付勢するために構成された手段が、チューブボディ内に配置されている。

本実施形態によるサスペンションの１つの利点は、カソードハウジングの整列された組み付けを容易にすることである。特に、本実施形態は、機械を必要とすることなく、チューブボディに関連したカソードハウジングの完全な位置決めを可能にしている。このことは言い換えると、構成要素の製造の簡素化および装置のより速い組み立てを可能にしている。結果としてのサスペンションはその組み立てに関して柔軟であり、また組み立てられた状態において堅固である。カソードハウジングの位置の細かい狂いさえも、電子ビーム装置の性能に顕著な影響を与えるかもしれない。例えば、狂いはビームプロファイルに影響するかもしれず、ビームプロファイルの変化は装置の長寿命性に影響を与えるかもしれない。

１つ以上の実施形態においては、接続端部は、環状セラミックスペーサによって分離された、同軸に配置された円筒コネクタ要素を具備しており、セラミックスペーサは千鳥の形態に配置され、隣接したスペーサが互いに長手方向にずらされており、詳細な記載に挙げられた多数の利点を生じている。さらなる実施形態においては、１つおきのセラミックスペーサは長手方向に整列されており、サスペンションの安定性はさらにもっと増大している。

１つ以上の実施形態においては、付勢手段は取り付け端部とソケットとの間に配置された板バネを具備している。板バネは信頼性のある付勢手段を提供し、例えばネジおよびボルトが通過して伸びる開口部を備えることによって、適切な位置に容易に配置され得る。

多数の実施形態において、取り付けボルトの数は３つであってよく、それは単純化した完全に柔軟性のある解決策を提供しており、対称性を最大化するために、取り付けボルトはフランジに均等に分散されてもよい。セットネジは、取り付けボルトの数に関係なく、隣接した取り付けボルトの間に配置されてもよい。いくつかの実施形態においては、セットネジは（２つの取り付けボルトの間において）隣接した取り付けボルトから等距離に配置されてもよく、他の実施形態においては、セットネジは１つの取り付けボルトに接近して配置されてもよい。後者の理由は、対向した力の間において横方向の距離は最小化され（最初の例ではそれらは最大化されている）、このことはフランジの寸法等に依存して所望され得るためである。

１つ以上の実施形態においては、接続端部はチューブボディに溶接されたシリンダセグメントによって画定されており、ソケットはシリンダセグメントの内周にろう付けされたセラミック絶縁ディスク内に同軸に懸架されている。この構成は、カソードハウジングサスペンションのすべての調整がＥＢＤの制約無しに実施されることを可能にしており、必要に応じて可能となるだろう。

過度の電場強度が生じる危険性およびスパークが発生する危険性を減少するために、ソケットはカソードハウジングから離れた側に湾曲面を備えていてもよい。

本発明は、電子ビーム装置の接続端部内にカソードハウジングを懸架するための方法にも関連し、この方法は、
− カソードハウジングの取り付け端部と電子ビーム装置の接続端部の対応したソケットとの間に付勢手段を配置するステップと、
− 前ソードハウジングから伸び且つソケットのネジ穴内に係合した、またはその反対となった取り付けボルトを部分的に利用して、付勢手段を圧縮するステップと、
− カソードハウジングが所望の傾斜となるまで取り付けボルトを調節するステップと、
− セットネジの締め込みを利用してカソードハウジングの位置を固定するステップと、を含んでいる

方法は、接続端部をＥＢＤのチューブボディの一端に溶接するステップを含んでいてもよい。１つ以上の実施形態においては、方法は、シールされた電子ビーム装置の製造のために、チューブボディを真空にし、それをシールするステップを含んでいてもよく、そのステップにおいては、真空ポンプはＥＢＤの真空の適切な程度を維持するために必要ではない。

本発明の一実施形態によるサスペンションを具備し得る電子ビーム装置の概略的な側面を示した図である。 図１の電子ビーム装置の概略的な断面を示した図である。 本発明の一実施形態によるサスペンションの側面を示した概略的な拡大分解図である。 図３に類似した分解図であり、もう少し詳細に示された斜視図である。 もう少し詳細に示された、図１に類似した電子ビーム装置の斜視図である。

図１は本発明の第１実施形態による電子ビーム装置の側面を示した図である。図の目的は電子ビーム装置の基本的構成部品を簡単に示すことであり、その目的は実際の構成図を与えるものではなく、または任意の他の方法において本発明を限定するものではないことが強調されるべきである。

図１の電子ビーム装置１００は、出口窓手段１０４を備えたチューブボディ１０２を具備している。出口窓手段１０４は、本発明には関連性の無いサブアセンブリを具備し、その出口窓手段は、チューブボディ１０２内部の真空を保持する間の電子のための出口窓を提供する目的を有している。真空チューブ１０２の内部の構成は隠れ線によって示されている。カソードハウジング１０６はチューブボディ１０２の接続端部１０８から伸びている。これに関連して、接続端部１０８は排除可能とされるか、またはチューブボディ１０２の残りの部分に堅固に取り付けられてもよいことが理解される。本実施形態においては、接続端部１０８の外側シリンダセグメントはチューブボディ１０２に溶接されており、それは図３〜図５を参照してより詳細に示されている。

カソードハウジング１０６の制限内に、フィラメント１１０が配置されている。制御グリッド１１２（図１では図示略）はカソードハウジング１０６の一部として配置されており、制御グリッド１１２は電子放出のより良好な制御のために使用されている。別々のおよび可変の電位を制御グリッド１１２に適用することは、発生した電子ビームの動的な成形のために制御グリッドを使用することを可能にしている。その最も単純な使用において、負電位がカソードハウジングから離れる電子をブロックするために使用されてもよい。これらの目的のために、制御グリッド１１２は別個の電力供給装置（図示略）に電気的に接続されていてもよい。

使用においては、電子ビームは、電流を使用してフィラメントを加熱することによって、および高圧電位を利用することにより出口窓１０４に向かって電子を加速することによって発生する。

カソードハウジング１０６の取り付け端部１１４は、外向きに広がったフランジ１１６を具備している。フランジ１１６はネジを利用して接続端部１０８のソケット１１８に接続され、このサスペンションは図３を参照してより詳細に説明される。最初に、図２は図１のＥＢＤの形状を示した端面図である。かさねて、目的は本発明を単純に図示することであり、任意の不合理な方法において本発明を限定するものではなく、当業者は本願を読んだ上で、請求項によって定義された本発明に関するいくつかの応用が存在することを認識するだろう。ソケットはステンレス鋼によって形成されてもよい。

図３は、本発明の実施形態によるサスペンションの側面の分解図である。図１および２においてすでに導入された参照符号は、類似の構成部品に再使用される。板バネ１２０は取り付け端部１１４のフランジ１１６とソケット１１８との間に挟まれている。板バネ１２０の目的は、ソケット１１８から離れた自由端への方向において、カソードハウジング１０６を付勢することである。フランジ１１６は、フランジ１１６の貫通穴を通じて伸び且つソケット１１８のネジ穴と係合した３つの取り付けボルト１２２（図４にも見られている）を利用して、ソケット１１８に取り付けられている。取り付けボルト１２２は、フランジ１１６の円周の周りに好適に等間隔に分散されている。図示された実施形態においては、取り付けボルト１２２は板バネ１２０のボアを通じて伸びており、そのボアは板バネ１２０を正確に配置する目的にも寄与している。フランジ１１６および隣接した取り付けボルト１２２の間において、セットネジ１２４が配置されている（図４にも見られている）。セットネジ１２４はフランジ１１６のネジ切りされたボア内に配置され、板バネ１２０の対応したボアを通じて伸びている。取り付けボルト１２２と異なり、セットネジは全体的にソケット１１８内には伸びていない。

組み立ての際、カソードハウジング１０６は取り付けボルト１２２を使用してソケット１１８に取り付けられる。取り付けボルト１２２は締め込まれ、板バネ１２０は部分的にのみ圧縮される。この点において、ダイヤルインジケータまたは多様な他の技術が、カソードハウジング１０６の位置の確認のために使用されてもよい。位置が調節されなければならない場合、１つ以上の取り付けボルト１２２は調節され、板バネ１２０が各ボルト１２２の頭に向かってフランジ１１６を付勢するために、そのような調節はカソードハウジング１０６の位置の修正を生じる。カソードハウジング１０６の位置（傾斜）が適切になった場合、セットネジ１２４が締め込まれる。セットネジ１２４が締め込まれると、それらはフランジ１１６を取り付けボルト１２２の頭に向かって付勢する。これによって、セットネジはフランジ１１６を適切な位置に固定する。

ソケット１１８はカソードハウジング１０６の重量を含んだ機械的荷重を担持しなければならず、温度変化の下でチューブ１０２内の真空を維持することが可能なシールも提供しなければならない。同軸に配置された円筒コネクタ１２６はソケット１１８内に配置されている。円筒コネクタ１２６は環状絶縁体１２８を使用して電気的に絶縁されており、好適にセラミック絶縁体が隣接したコネクタ１２６にろう付けされている。環状絶縁体１２８は千鳥の形態で配置されており、１つおきの絶縁体１２８は長手方向にずらされている。この形態は、ソケット１１８がカソードハウジング１０６の重量によって、および材料の膨張のような温度変化から生じる効果によって発生する荷重を吸収することを可能にしている。しかしながら、荷重の大部分はコネクタの最外部のリングによって吸収されており、千鳥形態の主目的は絶縁体１２８のろう付けの間の過度の応力を回避することであり、その工程の間、温度は約９００℃に到達し、全体的に装置の作動の間に行き渡る温度よりもはるかに高い。コネクタに使用される材料はＦｅＮｉＣｏであり、セラミックの熱膨張係数とステンレス鋼の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有している。

（カソードハウジング１０６に関する）ソケット１１８の遠位端部は、その内周に沿ってより大きいセラミックディスク１３０にろう付けされている。セラミックディスク１３０の外周は効果的にシリンダセグメント１３２の内径にろう付け、言い換えると溶接されており、先に論じられたチューブボディ１０２の一部を形成している。セラミックディスク１３０の主目的は、接続ユニット１２６とチューブボディ１０２との間の電気的絶縁を提供し、一方でカソードハウジング１０６からの荷重を伝達および支持することでもある。シリンダセグメント１３２は、チューブボディの熱膨張係数とセラミック材料の膨張係数との間の係数を有する材料から形成されてもよく、示唆的にはＦｅＮｉＣｏである。これは電子ビーム装置内の温度変化によって誘起される応力を減少する。セラミックディスク１３０は主成分としてＡ１２０３から形成されてもよい。

図４は図３に対応しており、より具体的な様式においてサスペンションとその周囲の構成要素とをより詳細に示している。図に見られているような、カソードハウジング１０６から離れた側に湾曲面を備えたマッシュルーム形状のソケット１１８が優遇されており、それはＥＢＤの動作を阻害する過度の電場集中およびスパークの発生を減少するためである。湾曲面はＥＢＤの中心長手軸周りに回転対称とされていてもよく、それは同じ図に見られている通りである。

本願に記載された任意の電子ビーム装置はシールドされた電子ビーム装置であり、ＥＢＤ内の電子ビーム装置内の真空は、真空ポンプを連続的に使用することなく維持されている。１つの組み立てステップにおいて、真空がＥＢＤ内に生じ、その後真空が引かれる開口部が恒久的に密閉される。

１００ ・・・電子ビーム装置
１０２ ・・・チューブボディ
１０４ ・・・出口窓手段
１０６ ・・・カソードハウジング
１０８ ・・・接続端部
１１０ ・・・フィラメント
１１２ ・・・制御グリッド
１１４ ・・・取り付け端部
１１６ ・・・フランジ
１１８ ・・・ソケット
１２０ ・・・板バネ
１２２ ・・・取り付けボルト
１２４ ・・・セットネジ
１２６ ・・・円筒コネクタ
１２８ ・・・環状絶縁体
１３０ ・・・セラミックディスク
１３２ ・・・シリンダセグメント

Claims (9)

1. 細長い形状のチューブボディ（１０２）を備え、該チューブボディは長手方向に伸びた出口窓（１０４）と、前記チューブボディの一端の接続端部（１０８）と、備えた電子ビーム装置のためのカソードハウジングサスペンションであって、
   前記電子ビーム装置は、細長い形状を有し且つ自由端と該自由端から離れた取り付け端部（１１４）とを具備したカソードハウジング（１０６）をさらに具備し、
   前記取り付け端部（１１４）は、セットネジ（１２４）のためのネジ穴と、取り付けボルト（１２２）のためのネジ切りされていない開口部と、が設けられた、外向きに広がったフランジ（１１６）を具備し、前記取り付けボルトは前記取り付け端部（１１４）を前記チューブボディ（１０２）の対応したソケット（１１８）に取り付けるためのものであり、
   前記取り付け端部を前記ソケットから離れるように付勢するために構成された手段（１２０）が、前記取り付け端部に配置されていることを特徴とするカソードハウジングサスペンション。
2. 前記接続端部は、環状セラミックスペーサによって離間された同軸に配置された円筒コネクタ要素を具備し、前記セラミックスペーサは千鳥の形態に配置されており、隣接したスペーサは互いに関連した長手方向にずらされていることを特徴とする請求項１に記載のカソードハウジングサスペンション。
3. １つおきのセラミックスペーサが長手方向に整列されていることを特徴とする請求項２に記載のカソードハウジングサスペンション。
4. 前記付勢手段は前記取り付け端部と前記ソケットとの間に配置された板バネを具備していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカソードハウジングサスペンション。
5. 前記板バネは開口部を備え、該開口部を通って前記ネジおよびボルトが伸びることを特徴とする請求項４に記載のカソードハウジングサスペンション。
6. ３つの取り付けボルトが設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のカソードハウジングサスペンション。
7. 前記接続端部は前記チューブボディに溶接されたシリンダセグメントを具備し、前記ソケットは前記シリンダセグメントの内周にろう付けされたセラミック絶縁ディスク内に同軸に懸架されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のカソードハウジングサスペンション。
8. 前記ソケットは前記カソードハウジングから離れた側に湾曲面を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のカソードハウジングサスペンション。
9. 電子ビーム装置の接続端部内にカソードハウジングを懸架するための方法であって、
   − 前記カソードハウジングの取り付け端部と前記電子ビーム装置の接続端部の対応したソケットとの間に付勢手段を配置するステップと、
   − 前記カソードハウジングから伸び且つ前記ソケットのネジ穴内に係合した、またはその反対となった取り付けボルトを部分的に利用して、前記付勢手段を圧縮するステップと、
   − 前記カソードハウジングが所望の傾斜となるまで前記取り付けボルトを調節するステップと、
   − セットネジの締め込みを利用して前記カソードハウジングの位置を固定するステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
   より具体的には、本発明はＥＢＤのような細長いカソードハウジングのためのサスペンションに関する。

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