JP2676755B2 - Electron beam generator - Google Patents

Electron beam generator

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JP2676755B2
JP2676755B2 JP63008392A JP839288A JP2676755B2 JP 2676755 B2 JP2676755 B2 JP 2676755B2 JP 63008392 A JP63008392 A JP 63008392A JP 839288 A JP839288 A JP 839288A JP 2676755 B2 JP2676755 B2 JP 2676755B2
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JP
Japan
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cathode
holder
peripheral surface
ring body
hole
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等 河野
正徳 津田
泰弘 中井
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神鋼電機株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電子ビーム溶解や電子ビーム蒸着等を行う
のに使用される電子ビーム発生装置、特に大容量電子ビ
ーム発生装置におけるブロツクカソードの支持機構の改
良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to an electron beam generator used for performing electron beam melting, electron beam vapor deposition, etc., in particular, a block cathode supporting mechanism in a large capacity electron beam generator. Regarding the improvement of.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は従来の電子ビーム発生装置の構成を示したも
のである。同図において、1は装置容器である真空容
器、2はイオンストツパである。3はフイラメント、4
は中央に貫通孔4aを有する円板状のブロツクカソード
(以下、単に、カソードという)であつて、両者は熱陰
極ユニツト(熱電子発生源)5を構成している。6は熱
電子の拡散を防止するためのウエーネルト電極、7は熱
電子加速用の陽極であり、中央には、電子ビームBが通
過する貫通孔7aが形成されている。8はフイラメント加
熱用電源(電圧Vf)、EKは加速用電圧、EAは加速用電圧
である。
FIG. 2 shows the structure of a conventional electron beam generator. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vacuum container which is an apparatus container, and 2 denotes an ion stopper. 3 is filament, 4
Is a disk-shaped block cathode (hereinafter, simply referred to as a cathode) having a through hole 4a at the center, and both constitute a hot cathode unit (thermal electron source) 5. 6 is a Wehnelt electrode for preventing the diffusion of thermoelectrons, 7 is an anode for accelerating thermoelectrons, and a through hole 7a through which the electron beam B passes is formed in the center. 8 filament heating power source (voltage V f), E K is an acceleration voltage, E A is the acceleration voltage.

フイラメント3はフイラメント加熱用電源8から給電
されて昇温し、熱電子eを発生する。この熱電子eは、
加速用電圧EKが作る電界中で電界加速されてカソード4
に衝突し該カソード4を加熱する。加熱されたカソード
4は熱電子eを放出し、この熱電子eはウエーネルト電
極6で拡散を防止されて集束し、この集束した熱電子
(電子ビーム)Bは加速用電圧EAが作る電界中で陽極7
側に向けて加速され、該陽極7の通路孔7aを通過して、
図示しないが、更に、1もしくは複数の集束用電極で集
束作用を受けたのち偏向コイルを通過して被加工物に照
射される。
The filament 3 is supplied with power from the filament heating power supply 8 and rises in temperature to generate thermoelectrons e. This thermoelectron e is
In an electric field of accelerating voltage E K makes with an electric field accelerates the cathode 4
And the cathode 4 is heated. The heated cathode 4 emits thermoelectrons e, and the thermoelectrons e are focused and prevented from being diffused by the Wehnelt electrode 6, and the focused thermoelectrons (electron beam) B are generated in the electric field generated by the acceleration voltage E A. With anode 7
Is accelerated toward the side, passing through the passage hole 7a of the anode 7,
Although not shown, the workpiece is further subjected to a focusing action by one or a plurality of focusing electrodes, and then passes through a deflection coil to irradiate the workpiece.

ところで、上記カソード4は、従来、一般に、第3図
(a)および(b)に示すように、上記真空容器1内の
固定部Aから伸びる複数本の支柱10のそれぞれにセツト
されるカソードホルダ11と、カソード支持アーム12およ
び止めねじ13からなるカソード保持機構により支持され
て前記真空容器1内に配設される。各カソードホルダ11
は所定深さの孔11aを有し、該孔11aの開口端を真空容器
1内の動作上の中心Oに向けて支柱10上にセツトされ
る。カソード支持アーム12は一方端部を上記孔11aに挿
入し、止めねじ13で固定されてカソードホルダ11に片持
ち支持され、他方端部をカソード4の周面に開口する半
径方向孔4bに挿入して該カソード4を支持している。14
は支柱固定用のナツトである。
By the way, the cathode 4 is generally a cathode holder which is generally set on each of a plurality of columns 10 extending from the fixed portion A in the vacuum container 1 as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). 11 and the cathode supporting arm 12 and the set screw 13 support the cathode holding mechanism, and are disposed in the vacuum container 1. Each cathode holder 11
Has a hole 11a of a predetermined depth, and is set on the column 10 with the open end of the hole 11a facing the operational center O in the vacuum vessel 1. One end of the cathode support arm 12 is inserted into the hole 11a, is fixed by a set screw 13 and is cantilevered by the cathode holder 11, and the other end is inserted into a radial hole 4b that opens to the peripheral surface of the cathode 4. And supports the cathode 4. 14
Is a nut for fixing the column.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

このように、従来は、カソード4を支持する複数本の
カソード支持アーム12をそれぞれ個別にカソードホルダ
11で片持ち支持し、各カソードホルダ11をそれぞれ個別
に支柱10上にセツト(螺合連結)しているので、カソー
ド4の位置決めには、カソードホルダ11の方向調整を各
カソードホルダについて行わなくてはならない上、カソ
ード支持アーム12のカソードホルダ11からの突出長の調
整は止めねじ13を弛めたり締めたりしつつ行わなくては
ならず、しかも各支柱10はその位置誤差が出やすいの
で、カソード4の中心が上記動作中心Oに来るように調
整するのに手間と時間がかかるという問題がある上、カ
ソード4とカソード支持アーム12との連結部aは、装置
動作中、高温となるために焼き付きが起こるので、カソ
ード交換に際しては、支柱10を固定しているナツト14を
ゆるめ、上端側を外方へ引つ張るようにして、該支柱10
からカソードホルダ11を外さなくてはならず、運転再開
が可能となるまでに、多大の調整時間が必要になるとい
う問題があつた。
As described above, conventionally, a plurality of cathode support arms 12 that support the cathode 4 are individually provided in the cathode holder.
Since the cathode holders 11 are supported in a cantilever manner and the cathode holders 11 are individually set (screwed and coupled) on the columns 10, the cathode holders 11 need not be adjusted in direction when positioning the cathodes 4. In addition, the protrusion length of the cathode support arm 12 from the cathode holder 11 must be adjusted while loosening or tightening the set screw 13, and the position error of each strut 10 is likely to occur. In addition, there is a problem that it takes time and time to adjust the center of the cathode 4 so as to come to the operation center O, and the connecting portion a between the cathode 4 and the cathode support arm 12 becomes hot during the operation of the device. As a result, seizure occurs, so when replacing the cathode, loosen the nut 14 that secures the column 10 and pull the upper end side outwards.
Therefore, the cathode holder 11 has to be removed, and a large amount of adjustment time is required before the operation can be restarted.

この発明は上記問題を解消するためになされたもの
で、従来に比し、カソードのセツトや交換に要する手間
を軽減し、これらの作業に要する時間を短縮することが
できる電子ビーム発生装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides an electron beam generator capable of reducing the time and effort required for setting and exchanging cathodes and shortening the time required for these operations, as compared with the prior art. The purpose is to do.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明は上記目的を達成するために、ブロツクカソ
ードの保持機構を、リング体と、該リング体の外周面か
ら内周面に貫通する少なくとも2個のリング体半径方向
孔にそれぞれ嵌合・固定されて内端部が上記内周面から
突出するホルダ子からなるカソードホルダ、該上記ホル
ダ子の上記内端部に形成されてその端面に開口する孔に
一方連結端部が嵌入され他方連結端部が上記ブロツクカ
ソードの周面に穿設された孔に嵌入される支持アームと
からなる構成としたものである。
According to the present invention, in order to achieve the above object, a block cathode holding mechanism is fitted and fixed to a ring body and at least two ring body radial holes penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the ring body. A cathode holder having an inner end projecting from the inner peripheral surface, wherein one connecting end is fitted into a hole formed in the inner end of the holder and opening at the end, and the other connecting end The part is composed of a supporting arm fitted in a hole formed in the peripheral surface of the block cathode.

〔作用〕[Action]

この発明では、カソードホルダが、1個のリング体
と、該リング体に、その半径方向に移動可能に取着され
る複数個のホルダ子からなるので、ホルダ子の上記半径
方向移動だけでカソードの位置調整を行うことができ、
また、ホルダ子の上記半径方向移動だけで支持アームと
カソードホルダとの係合を解くことができる。
According to the present invention, the cathode holder is composed of one ring body and a plurality of holders attached to the ring body so as to be movable in the radial direction. You can adjust the position of
Further, the engagement between the support arm and the cathode holder can be released only by moving the holder element in the radial direction.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)および(b)において、20はモリブデン
Moを材料とするリング体であつて、カソード4の外径よ
り大きい内径を有し、外周面から内周面に貫通する半径
方向孔(ねじ孔)20aが周方向に一定間隔を隔てて形成
されている。このリング体20には、更に、前記した支柱
10を螺合するための孔20bが形成されている。21はタン
タルTaもしくはモリブデンMoからなるホルダ子であつ
て、リング体20とともにカソードホルダ11を構成し、そ
の外周面には上記孔20aに螺合するねじが刻設されてお
り、孔20aに、内端部21Aが突出するように螺着される。
ホルダ子21のへリング体20の内周面から突出する内端部
21Aには該内端部21Aの端面に開口する孔21aが形成され
ている。この孔21aは内端部21Aの長さより大きくない深
さを有している。22はタングステンWからなる支持アー
ムであつて、一方連結端部はホルダ子21の孔21aに、そ
の底まで嵌入され、他方連結端部はカソード4の外周面
に開口する半径方向孔4bに嵌入されている。
In FIGS. 1 (a) and 1 (b), 20 is molybdenum.
A ring body made of Mo, having an inner diameter larger than the outer diameter of the cathode 4, and having radial holes (screw holes) 20a penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface at regular intervals in the circumferential direction. Have been. The ring body 20 further includes
A hole 20b for screwing 10 is formed. Reference numeral 21 denotes a holder made of tantalum Ta or molybdenum Mo, which constitutes the cathode holder 11 together with the ring body 20, and a screw screwed into the hole 20a is engraved on the outer peripheral surface thereof. The inner end 21A is screwed so as to project.
Inner end portion protruding from the inner peripheral surface of the herring body 20 of the holder 21
A hole 21a is formed in 21A, which is open at the end face of the inner end 21A. This hole 21a has a depth not greater than the length of the inner end 21A. Reference numeral 22 denotes a support arm made of tungsten W, one connecting end of which is fitted into the hole 21a of the holder 21 to the bottom thereof, and the other connecting end of which is fitted into the radial hole 4b which is open to the outer peripheral surface of the cathode 4. Has been done.

このカソード保持機構は、それぞれ支持アーム22を片
持ち支持する複数個のホルダ子21を1個のリング体20で
連結した構造であつて、この1個のリング体20を複数本
の支柱10で支持させるので、ホルダ子21の向きを調整し
なくても、該ホルダ子21を上記動作中心Oに向けること
ができ、また、ホルダ子21を回動させるだけで、カソー
ド4の位置を調整することができる。
This cathode holding mechanism has a structure in which a plurality of holders 21 each supporting a supporting arm 22 in a cantilever manner are connected by one ring body 20, and this one ring body 20 is supported by a plurality of columns 10. Since it is supported, the holder element 21 can be directed to the operation center O without adjusting the orientation of the holder element 21, and the position of the cathode 4 can be adjusted only by rotating the holder element 21. be able to.

また、上記実施例では、支持アーム22の上記一方連結
端部がリング体20の内周面まで伸びていないので、ホル
ダ子21を回動して、その内端部をリング体20の半径方向
孔20a内にほぼ引つ込ませると、支持アーム22の上記一
方連結端部がホルダ子21からもリング体20からも外れる
ので、支持アーム22の上記他方連結端部がカソード4に
焼き付いた場合、リング体20を支柱10から外さなくて
も、カソード4の交換を行うことができる。
Further, in the above embodiment, since the one connecting end portion of the support arm 22 does not extend to the inner peripheral surface of the ring body 20, the holder 21 is rotated so that the inner end portion thereof is in the radial direction of the ring body 20. When the one end of the support arm 22 is disengaged from both the holder 21 and the ring body 20 when the support arm 22 is almost pulled into the hole 20a, the other end of the support arm 22 is seized on the cathode 4. The cathode 4 can be replaced without removing the ring body 20 from the column 10.

なお、上記実施例のホルダ子21はねじであるが、これ
は、リング体20の半径方向に移動可能に該リング体に装
着し得るものであればよい。
The holder 21 in the above embodiment is a screw, but it may be any one that can be mounted on the ring body 20 so as to be movable in the radial direction.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明は以上説明した通り、カソードホルダを1個
のリング体と、該リング体に、その半径方向に移動可能
に取着される複数個のホルダ子から構成したことによ
り、従来に比して、調整を要する部材数が少なくなる
上、ホルダ子の上記半径方向移動だけでカソードの位置
調整を行うことができ、また、ホルダ子の上記半径方向
移動だけで支持アームとカソードホルダとの係合を解く
ことが可能であるので、従来に比し、カソードの位置決
めや交換に要する手間を軽減し、その時間を短縮するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, since the cathode holder is composed of one ring body and a plurality of holder elements attached to the ring body so as to be movable in the radial direction thereof, it is possible to provide The number of members that need to be adjusted is reduced, and the cathode position can be adjusted only by the radial movement of the holder element, and the support arm and the cathode holder can be engaged only by the radial movement of the holder element. Since it is possible to solve the above problem, it is possible to reduce the time and labor required for positioning and replacing the cathode, as compared with the related art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)および(b)はそれぞれこの発明の実施例
の平面図および側面図、第2図は従来の電子ビーム発生
装置の概略構成図、第3図(a)および(b)はそれぞ
れ従来のカソード支持機構を示す平面図および側面図で
ある。 20……リング体、21……ホルダ子、22……支持アーム。
1 (a) and 1 (b) are a plan view and a side view, respectively, of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional electron beam generator, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) are It is the top view and side view which respectively show the conventional cathode support mechanism. 20 …… Ring body, 21 …… Holder element, 22 …… Support arm.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】熱陰極ユニツトが放出する電子を、該熱陰
極との間に加速用電圧が印加される加速用陽極を設けて
電界加速し、生成した電子ビームを被加工物に照射する
電子ビーム発生装置において、上記熱陰極ユニツトがブ
ロツクカソードを有し、該ブロツクカソードの保持機構
が、リング体と、該リング体の外周面から内周面に貫通
する少なくとも2個のリング体半径方向孔にそれぞれ嵌
合・固定されて内端部が上記内周面から突出するホルダ
子からなるカソードホルダ、該上記ホルダ子の上記内端
部に形成されてその端面に開口する孔に一方連結端部が
嵌入され他方連結端部が上記ブロツクカソードの周面に
穿設された孔に嵌入される支持アームとからなることを
特徴とする電子ビーム発生装置。
1. Electrons for irradiating an electron emitted from a hot cathode unit with an accelerating anode to which an accelerating voltage is applied between the hot cathode unit and the electric field to irradiate a workpiece with a generated electron beam. In the beam generator, the hot cathode unit has a block cathode, and the holding mechanism for the block cathode has a ring body and at least two radial holes in the ring body penetrating from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface of the ring body. Cathode holders each of which is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the holder, the inner peripheral portion of which is projected from the inner peripheral surface, and the one connecting end is formed in a hole formed in the inner peripheral surface of the holder. And a supporting arm that is inserted into a hole formed in the peripheral surface of the block cathode and has the other connecting end portion.
【請求項2】リング体のリング体半径方向孔がねじ孔で
あつて、ホルダ子が上記ねじ孔に螺合されるねじである
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子ビー
ム発生装置。
2. The electron beam according to claim 1, wherein the ring body radial hole is a screw hole, and the holder is a screw screwed into the screw hole. Generator.
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