JP3900545B2 - 高電圧装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、イオン注入装置など、高電圧を必要とする高電圧使用装置に供され、高電位部を所望の電圧に昇圧する高電圧装置に関し、特に、高電位部を収納する収納室を備えた高電圧装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入装置は、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定する不純物の任意の量および深さに制御性良く注入できることから、現在の集積回路の製造上、重要な装置になっている。
【０００３】
このイオン注入装置は、拡散したい不純ガスをイオン化した後、磁界を用いた質量分析法により選択的に取り出してイオンビームとし、加速管により加速してイオン照射対象物に照射するものであり、加速管に加速電圧を供給する加速電源や引出電源などの高電圧電源、および、アーク電源など、高電圧電位を基準として動作する高電圧部を有する高電圧装置を備えている。
【０００４】
上記高電圧装置において、上記高電圧部などを収納し、運転中、高電圧電位に保たれる高電圧ボックスは、使用者や他の装置を保護するため、該高電圧ボックスと電気的に絶縁された高電圧キャビネットに収納されていることが多い。この高電圧キャビネットには、通常、開閉自在の扉が設けられており、メンテナンスなどの際、使用者は、扉を開けて上記高電圧ボックスを操作できる。
【０００５】
ところで、イオン注入装置の運転中など、上記高電圧ボックスへ高電圧電源が高電圧を印加している間、上記扉が誤って開かれると、上記高電圧ボックスへ使用者が接触する虞れがあり、極めて危険である。そこで、扉が開いている場合、上記高電圧電源を停止させるインターロック回路が設けられている。これにより、扉が開かれた場合、高電圧電源は停止し、高電圧ボックスの電位を低下させる。この結果、使用者が扉を開いて高電圧ボックスに触れた場合でも、高電圧装置は使用者の安全を確保できる。
【０００６】
また、上記インターロック回路は、扉の開閉以外にも、イオン注入装置や高電圧装置に不具合が生じた場合など、高電圧電源が電圧を印加すると危険がある場合を検出して当該高電圧電源を停止させる。これにより、高電圧装置の安全性は、さらに向上する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の高電圧装置では、高電圧電源や高電圧部を調整する場合、インターロック回路を切った状態で高電圧電源を動作させる必要があるという問題を生じている。
【０００８】
すなわち、高電圧電源などを調整する際、高電圧キャビネットの扉を開け、高電圧ボックスへデバイダや測定線などの測定機器を設置する。さらに、当該測定線は、高電圧キャビネットの外まで延設され、使用者は、高電圧ボックスから離れた場所にて高電圧装置の各部を測定する。この状態では、上記扉を閉じることができず、インターロック回路を作動させると、高電圧電源は、電圧を印加できない。したがって、扉を開いた状態、かつ、インターロック回路を切った状態にて、使用者は、高電圧電源を投入し、高電圧装置の測定を行っている。
【０００９】
ところが、上記扉を開いた状態では、高電圧装置の計測中や計測用の機器を着脱する際など、高電圧装置を計測する際に、高電圧が印加された高電圧ボックスへ使用者が誤って触れる虞れがある。また、インターロック回路が停止しているので、イオン注入装置や高電圧装置の不具合などにより、高電圧電源を動作させると危険な場合であっても、該インターロック回路は、上記高電圧電源を停止できない。この結果、使用者や、高電圧装置に接続された機器などに深刻な障害を引き起こす虞れがあり、安全上の問題を生じている。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、高電圧装置各部を、より安全に計測できる高電圧装置を実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る高電圧装置は、上記課題を解決するために、高電圧が印加される高電圧部を内部に収納し、開閉自在の扉が設けられた収納室と、上記高電圧部に電圧を印加する高電圧電源と、上記扉が開いている場合、上記高電圧電源を停止させる電源制御手段とを有する高電圧装置において、上記扉が閉状態の場合に、上記収納室外に設けられる計測器と上記高電圧部とを、高電圧部を計測するときに、接続する計測用配線を備えており、上記計測用配線は、上記電源制御手段の動作に関わらず上記収納室外に設けられる計測器と上記高電圧部とを電気的に接続することを特徴としている。
【００１２】
さらに本発明の高電圧装置は、上記の構成に加えて、前記計測用配線は、前記計測器と前記高電圧部とが電気的に接続可能となるように、分断された前記計測用配線を接続するコネクタを備えており、前記電源制御手段は、前記コネクタが前記計測用配線を接続した状態で、前記コネクタの所定の端子が導通していない場合に前記高電圧電源を無条件に停止させる一方、前記コネクタの所定の端子が導通している場合に電圧を印加すると危険であると判断したときのみ上記高電圧電源を停止させる構成であってもよい。
【００１３】
上記構成において、高電圧部を計測する際、収納室の扉が閉じられている状態で、計測器は、計測用配線を介し、高電圧部と電気的に接続される。上記扉が閉じているので、電源制御手段は、高電圧電源を停止させず、高電圧電源は、高電圧部へ電圧を印加できる。この状態で、使用者は、高電圧電源を投入し、収納室外部に設けられた計測器によって当該高電圧部を測定する。上記扉が計測中に開かれた場合、電源制御手段は、これを検出して高電圧電源を停止させ、高電圧部の電位を低下させる。
【００１４】
高電圧電源が高電圧部へ電圧を印加している場合、上記扉は、計測中であっても閉じられており、使用者は、収納室内の高電圧部へ触れることができない。また、この状態で、使用者が上記扉を誤って開いた場合、電源制御手段は、高電圧電源を停止させるので、高電圧部へ触れたとしても安全である。この結果、従来のように、電源制御手段の動作を停止させた状態で、かつ、扉を開いて計測する場合に比べて、高電圧装置を測定中、あるいは、測定用の機器を着脱する際において、高電圧装置の安全性を大幅に向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図１ないし図１０に基づいて説明すると以下の通りである。
【００１６】
本実施形態に係る高電圧装置は、例えば、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定する不純物を注入するイオン注入装置などに供されている。このイオン注入装置は、拡散したい不純ガスをイオン源にてイオン化した後、イオン源と引出電極との間の電位差によって、該イオンを引き出す。引き出されたイオンは、質量分析法により選択的に取り出され、加速管により加速された後、イオン照射対象物へ照射される。これにより、イオン注入装置は、イオン照射対象物へ所望の不純物を任意の量および深さへ制御性良く注入できる。不純ガスをイオン化する際やイオンを加速する際などに高電圧を必要とするため、上記イオン注入装置には、イオン源や引出電極、加速管などへ高電圧を印加する高電圧装置が設けられている。
【００１７】
図１に示すように、上記高電圧装置は、イオン注入装置の運転中、高電位に保たれる高電圧ボックス（高電圧部）１と、該高電圧ボックス１へ指定された高電圧を課電する加速電源（高電圧電源）２とを備えている。この加速電源２は、例えば、トランス、整流器、およびコンデンサなどから構成されるコッククロフト・ワルトン型の電源であり、例えば、０〜１７０ＫＶの加速電圧を高電圧ボックス１へ印加できる。
【００１８】
また、上記高電圧ボックス１は、例えば、質量分析に用いる分析電磁石電源など、加速電位を基準として動作する第１高電圧部３と、イオン源電源など、加速電位より高い引出電位を基準にして動作する第２高電圧部４と、例えば、０〜３０ＫＶの引出電圧を加速電位に加えて、上記引出電位を生成する引出電源５とを備えている。上記引出電源５は、上記高電圧ボックス１へ負極側が、上記第２高電圧部４へ正極側が、それぞれ接続され、当該第２高電圧部４を上記引出電位に保持できる。さらに、高電圧ボックス１には、引出電源５が引出電圧を印加する引出電圧電極６が設けられており、使用者は、該引出電圧電極６へ測定器を接続して引出電圧を測定できる。
【００１９】
上記両高電圧部３・４へは、高電圧ボックス１の外部に設けられた高電圧部用電源７から、絶縁変圧器８を介して電力が供給される。これにより、高電圧装置は、イオン注入装置の運転中、図示しないイオン源や加速器などの各部を所定の電位に保つと共に、各部を稼働する電力を供給できる。また、上記高電圧部用電源７は、絶縁変圧器８を介して、引出電源５へも電力を供給している。なお、図を見やすくするために、図中では、絶縁変圧器８から引出電源５への電力供給用の配線を図示していない。
【００２０】
図２に示すように、上記高電圧ボックス１は、収納室である高電圧キャビネット（以下では、単にキャビネットと称する）９に収納されており、イオン注入装置の運転中、すなわち、高電圧ボックス１へ加速電源２が加速電圧を印加している間、当該キャビネット９は、使用者や他の機器が高電圧ボックス１と接触しないように保護している。なお、上記高電圧ボックス１は、碍子１０によって支持されており、高電圧ボックス１とキャビネット９とを互いに絶縁している。
【００２１】
また、上記高電圧ボックス１には内扉１ａが、キャビネット９には外扉９ａが、それぞれ設けられており、イオン注入装置の運転休止中に、使用者は、これらの扉１ａ・９ａを開いて、内部の調整や清掃など、メンテナンスを行うことができる。
【００２２】
ところで、加速電源２の動作中、上記高電圧ボックス１は高電位に保たれており、キャビネット９の外扉９ａを不用意に開けると、高電圧ボックス１と接触する虞れがあり、極めて危険である。したがって、高電圧キャビネット９には、高電圧ボックス１へ高電圧が印加されているか否かを表示する警告ランプ９ｂが設けられており、高電圧の印加中、外扉９ａを誤って開けないように、使用者へ注意を促している。
【００２３】
さらに、図１に示すように、高電圧装置は、電源制御手段として、例えば、上記各扉１ａ・９ａが開いている場合など、電圧を印加すると危険な場合を検出し、加速電源２を停止できる加速電源インターロック回路１１と、同様にして、電圧を印加すると危険な場合、引出電源５、あるいは高電圧部用電源７をそれぞれ停止させる引出電源インターロック回路１２、および高電圧部インターロック回路１３とを備えている。なお、図を見やすくするために、図１ないし図１０において、各インターロック回路１１ないし１３から対応する電源への制御線は、図示していない。
【００２４】
上記加速電源インターロック回路１１は、例えば、加速電源２へ電力を供給するか否かを制御するマグネットコンタクタ（図示せず）などを備えており、リレーなどによって、外扉９ａの開放を検出した場合、上記マグネットコンタクタを遮断して加速電源２を停止できる。他にも、加速電源インターロック回路１１は、高電圧装置を具備するイオン注入装置や高電圧装置自体に発生する不具合などを検出する回路（図示せず）を備えており、電源を印加すると危険がある場合、使用者の指示に関わらず、加速電源２を停止させる。同様に、引出電源インターロック回路１２および高電圧部インターロック回路１３も、上記各扉１ａ・９ａの開閉など、イオン注入装置や高電圧装置自体の状況に応じ、対応する電源５・７のオン／オフを制御できる。
【００２５】
本実施形態では、引出電源インターロック回路１２は、高電圧ボックス１の内部に設けられ、上記加速電源インターロック回路１１および高電圧部インターロック回路１３は、キャビネット９の外部に設けられている。また、キャビネット９の外部には、例えば、加速電圧を計測する電圧計など、高電圧装置を計測する計測器１４が設置される。
【００２６】
また、高電圧装置は、キャビネット９の壁面に設けられ、上記計測器１４と接続される第１コネクタ２１と、該キャビネット９の内側より装着される第２コネクタ２２とを備えている。また、高電圧ボックス１の壁面には、第３コネクタ２３を外側から装着でき、内部の回路へ接続された第４コネクタ２４が設けられている。当該第４コネクタ２４は、第１高電圧部３および第２高電圧部４の各測定ポイントへ接続されている。
【００２７】
上記各コネクタ２１ないし２４は、図２に示す外扉９ａおよび内扉１ａの開閉に支障がない位置に配されており、各扉１ａ・９ａの開閉に関わらず、キャビネット９の内外、あるいは高電圧ボックス１の内外を電気的に接続できる。これにより、上記各扉１ａ・９ａが閉じた状態であっても、キャビネット９の外部に設置された計測器１４は、高電圧ボックス１やキャビネット９内部の信号を測定することができる。なお、上記各コネクタ２１ないし２４と、各コネクタ２１ないし２４間、あるいは、第１コネクタ２１および計測器１４を結ぶ配線とが、特許請求の範囲に記載の計測用配線に対応している。
【００２８】
上記第２コネクタ２２、および、第３コネクタ２３は、高電圧ボックス１や各高電圧部３・４、引出電圧電極６など、キャビネット９内部に設けられた各測定ポイントのうち、どの測定ポイントを測定するか、あるいは、高電圧装置を通常使用状態で運転するかなど、高電圧装置の使用状態に応じて選択される。
【００２９】
図１は、加速電圧の計測時を示しており、第１コネクタ２１には、デバイダー２５ａを接続した第２コネクタ２２ａが装着され、第４コネクタ２４には、第３コネクタ２３ａが接続される。上記デバイダー２５ａは、高電圧ボックス１へ装着され、第２コネクタ２２ａおよび第１コネクタ２１を介し、加速電源２の電圧を分圧した信号をキャビネット９外部の計測器１４へ送出できる。
【００３０】
さらに、上記第１コネクタ２１には、加速電源インターロック回路１１および高電圧部インターロック回路１３が接続されており、第４コネクタ２４には、引出電源インターロック回路１２が接続されている。各インターロック回路１１ないし１３は、各コネクタ２１・２４の所定の端子間が導通するか否かによって、電源の停止が指示されたか否かを判断し、上記端子間が導通していない場合、対応する電源２・５・７を停止させる。
【００３１】
具体的には、上記第１コネクタ２１および第２コネクタ２２ａは、図３に示すように、それぞれ端子Ｔ１ないしＴ１０を備えており、両コネクタ２１・２２ａの接続時には、両コネクタ２１・２２ａにおいて、同じ参照符号を付した端子同士が電気的に接続される。
【００３２】
第１コネクタ２１の端子Ｔ１・Ｔ２は、加速電源インターロック回路１１に接続されており、加速電源インターロック回路１１は、両端子Ｔ１・Ｔ２間が導通していない場合、上記各扉１ａ・９ａの開閉などに関わらず、図１に示す加速電源２を停止させる。同様に、高電圧部インターロック回路１３は、第１コネクタ２１の端子Ｔ３・Ｔ４間が導通していない場合、図１に示す高電圧部用電源７を停止させる。
【００３３】
また、第１コネクタ２１の端子Ｔ５・Ｔ６は、計測器１４に接続されており、計測器１４は、第１コネクタ２１の端子Ｔ５・Ｔ６を介して上記デバイダー２５ａから受け取った信号に基づき、加速電圧を計測できる。なお、第１コネクタ２１には、上記計測器１４に接続された端子Ｔ７ないしＴ１０が設けられており、後述する引出電圧や高電圧部の計測時に用いられる。
【００３４】
一方、第２コネクタ２２ａにおいて、端子Ｔ１・Ｔ２間は、短絡されており、端子Ｔ３・Ｔ４間は、開放されている。また、端子Ｔ５・Ｔ６は、図１に示すデバイダー２５ａへ、それぞれ接続されており、加速電源２の電圧を分圧した信号が印加される。
【００３５】
したがって、第１コネクタ２１と第２コネクタ２２ａとを接続した場合、図２に示す外扉９ａの開閉に関わりなく、上記加速電源２の電圧を示す信号は、第１コネクタ２１の端子Ｔ１・Ｔ２を介し、図１に示すキャビネット９の外部に設置された計測器１４へ伝えられる。
【００３６】
また、第１コネクタ２１の端子Ｔ１・Ｔ２間は、第２コネクタ２２ａの端子Ｔ１・Ｔ２を介して導通する。この結果、上記加速電源インターロック回路１１は、第１コネクタ２１から上記加速電源２の停止が指示されていないと判断し、図２に示す各扉１ａ・９ａの開閉など、イオン注入装置や高電圧装置の状況に応じて加速電源２のオン／オフを制御する。
【００３７】
さらに、第２コネクタ２２ａの端子Ｔ３・Ｔ４間が開放されているので、第１コネクタ２１の端子Ｔ３・Ｔ４間は、導通しない。したがって、上記高電圧部インターロック回路１３は、イオン注入装置や高電圧装置の状況に関わりなく、図１に示す上記高電圧部用電源７を停止させる。
【００３８】
同様に、第３コネクタ２３ａおよび第４コネクタ２４も、図４に示すように、複数の端子ｔ１ないしｔ４を備えており、装着時には、同じ参照符号の端子同士が互いに接続される。
【００３９】
上記第４コネクタ２４の端子ｔ１・ｔ２は、引出電源インターロック回路１２へ、それぞれ接続されており、引出電源インターロック回路１２は、両端子ｔ１・ｔ２間が導通していない場合、図１に示す引出電源５を停止させる。また、第４コネクタ２４の端子ｔ３およびｔ４は、図１に示す第１高電圧部３および第２高電圧部４に設けられた各測定ポイントへ、それぞれ接続されている。一方、第３コネクタ２３ａにおいて、端子ｔ１・ｔ２間は、短絡されている。
【００４０】
したがって、第３コネクタ２３ａの装着時には、第４コネクタ２４の端子ｔ１・ｔ２間が導通し、上記引出電源インターロック回路１２は、図２に示す各扉１ａ・９ａの開閉など、イオン注入装置や高電圧装置の状況に応じて引出電源５のオン／オフを制御する。また、第３コネクタ２３ａの端子ｔ３・ｔ４間は、開放されており、第３コネクタ２３ａ装着時における上記各測定ポイント間の干渉を防止している。
【００４１】
ここで、加速電圧を測定する際の高電圧装置各部の動作について、図１に基づき説明する。加速電圧を測定する場合、使用者は、イオン注入装置および高電圧装置を停止させる。これにより加速電源２が停止し、高電圧ボックス１の電位は、低くなる。この状態において、使用者は、図２に示す外扉９ａを開けて、第１コネクタ２１へ第２コネクタ２２ａを装着すると共に、第４コネクタ２４へ第３コネクタ２３ａを接続する。また、第２コネクタ２２ａへ接続されているデバイダー２５ａを高電圧ボックス１の所定の位置へ設置する。
【００４２】
各インターロック回路１１ないし１３は、第１コネクタ２１あるいは第４コネクタ２４の所定の端子間が導通している場合、イオン注入装置や高電圧装置の状況に応じ、対応する電源２・５・７のオン／オフを制御すると共に、導通していない場合、上記電源２・５・７を状況に関わらず停止させる。したがって、上記外扉９ａが開いている状態では、上記第２コネクタ２２ａや第３コネクタ２３ａを装着しているか否かに関わりなく、加速電源２、引出電源５、および高電圧部用電源７は停止している。これにより、上記両コネクタ２２ａ・２３ａやデバイダー２５ａなどの計測機器を装着中に、使用者が電源の投入を誤って指示した場合、あるいは、電圧の印加中、上記外扉９ａを開けて上記計測機器を設置しようとした場合であっても、上記各電源２・５・７が停止し、使用者は、計測用機器をより安全に設置できる。
【００４３】
上記両コネクタ２２ａ・２３ａやデバイダー２５ａを装着した後、使用者は、上記外扉９ａを閉じて、加速電源２の投入を指示する。加速電源インターロック回路１１は、イオン注入装置や高電圧装置に不具合を検出できない場合、加速電源２の電源投入を阻止せず、加速電源２は、高電圧ボックス１へ加速電圧を印加する。この加速電圧は、上記デバイダー２５ａによって分圧された後、第２コネクタ２２ａおよび第１コネクタ２１を介し、計測器１４へ伝えられる。この状態において、使用者は、キャビネット９の外部に設置された計測器１４によって、加速電圧を測定し、所望の加速電圧が得られるように加速電源２を調整する。加速電圧の計測中、上記外扉９ａは閉じられているので、高電圧ボックス１に触れることができない。この結果、使用者は、高電圧装置の加速電圧をより安全に計測できる。
【００４４】
また、加速電源２の動作中、使用者が上記外扉９ａを誤って開いた場合や、イオン注入装置や高電圧装置に不具合が生じた場合など、電圧を印加すると危険であると判断した場合、加速電源インターロック回路１１は、加速電源２を停止させる。本実施形態に係る高電圧装置では、加速電源インターロック回路１１が加速電圧の計測中も動作しているので、従来のように、インターロックを解除して加速電圧を計測する高電圧装置に比べ、加速電圧計測中の安全性を大幅に向上できる。
【００４５】
さらに、第２コネクタ２２ａの装着中、高電圧部インターロック回路１３は、高電圧部用電源７を常に停止させている。したがって、高電圧部用電源７は、引出電源５へ電力を供給できず、引出電源５も常に停止している。この結果、使用者が電源の投入を誤って指示した場合でも、引出電源５および高電圧部用電源７は動作しない。加速電源２と引出電源５との双方が動作した場合、放電が発生し、デバイダー２５ａ他を損傷する虞れがあるが、高電圧部インターロック回路１３が引出電源５および高電圧部用電源７を停止できるので、放電などに起因するデバイダー２５ａや高電圧装置各部の損傷を防止できる。
【００４６】
また、第２コネクタ２２ａの装着中、高電圧装置の通常使用が不可能になるので、高電圧装置を通常使用する前に、第２コネクタ２２ａやデバイダー２５ａを確実に取り外すことができる。したがって、上記放電などに起因するデバイダー２５ａや高電圧装置各部の損傷を防止できる。
【００４７】
加速電圧の計測が終了すると、使用者は、加速電源２を停止させ、図２に示す外扉９ａを開いて、第２コネクタ２２ａなどを取り外す。万一、使用者が、加速電源２を停止させずに外扉９ａを開いた場合、加速電源インターロック回路１１が加速電源２を停止させる。外扉９ａが開いた状態では、デバイダー２５ａなどの計測用機器の装着時と同様に、各インターロック回路１１ないし１３は、対応する電源２・５・７を停止させている。したがって、使用者は、上記計測用機器をより安全に取り外すことができる。
【００４８】
引出電圧の計測時には、図１に示す第２コネクタ２２ａに代えて、図５に示すように、引出電圧測定用のデバイダー２５ｂが接続された第２コネクタ２２ｂを第１コネクタ２１へ装着する。上記デバイダー２５ｂは、例えば、高電圧ボックス１の第１コネクタ２１側壁面に形成された孔を通して、高電圧ボックス１内部に設けられた引出電圧電極６へ装着され、引出電圧を分圧した信号を第２コネクタ２２ｂへ送出できる。
【００４９】
図６に示すように、第２コネクタ２２ｂでは、端子Ｔ１・Ｔ２間を開放し、端子Ｔ３・Ｔ４間を短絡している。したがって、加速電源インターロック回路１１は、加速電源２を常に停止させると共に、高電圧部インターロック回路１３は、イオン注入装置や高電圧装置の状況に応じ、高電圧部用電源７のオン／オフを制御する。また、第２コネクタ２２ｂの端子Ｔ７・Ｔ８が上記デバイダー２５ｂへ接続される一方、第１コネクタ２１の端子Ｔ７・Ｔ８は、計測器１４に接続されている。なお、図１の場合と同様に、第４コネクタ２４には、第３コネクタ２３ａが装着されており、引出電源インターロック回路１２は、状況に応じて引出電源５のオン／オフを制御している。
【００５０】
図５に示すように、引出電圧を測定する場合、使用者は、図１の高電圧装置と同様に、加速電源２、引出電源５、および高電圧部用電源７を停止させた後、図２に示す外扉９ａを開く。その後、第１コネクタ２１へ第２コネクタ２２ｂを装着すると共に、第４コネクタ２４へ第３コネクタ２３ａを接続する。さらに、第２コネクタ２２ｂへ接続されているデバイダー２５ｂを高電圧ボックス１内に設けられた引出電圧電極６へ装着する。これらの計測用機器を装着すると、使用者は、外扉９ａを閉じて、引出電源５の投入を指示する。デバイダー２５ｂは、引出電圧電極６から得られた引出電圧を分圧し、第２コネクタ２２ｂおよび第１コネクタ２１を介して計測器１４へ送出する。これにより、使用者は、キャビネット９の外部に設置された計測器１４にて、安全に引出電圧を測定し、引出電源５を調整できる。さらに、引出電圧の計測中も、引出電源インターロック回路１２が動作しているので、引出電圧の計測時における高電圧装置の安全性は、従来に比べ大幅に向上する。
【００５１】
また、第２コネクタ２２ｂの装着中、加速電源インターロック回路１１は、加速電源２を常に停止させており、引出電圧の計測時において、計測の誤差や高電圧装置の損傷などの原因となる加速電源２の投入を防止できる。さらに、加速電源２を投入できないので、高電圧装置の通常使用は不可能である。したがって、デバイダー２５ｂなど、計測用機器を確実に取り外しでき、取り外しを忘れた場合に生ずる計測用機器や高電圧装置各部の損傷を防止できる。
【００５２】
なお、上記第２コネクタ２２ｂなどの着脱時には、加速電圧を計測する際と略同様に、各インターロック回路１１ないし１３が対応する電源２・５・７を停止させているので、使用者は、デバイダー２５ｂなどの計測用機器を安全に着脱できる。
【００５３】
さらに、第１高電圧部３および第２高電圧部４の各部を計測する場合には、図７に示すように、第２コネクタ２２ｃが第１コネクタ２１へ接続されると共に、第３コネクタ２３ｃが第４コネクタ２４へ装着される。上記第２コネクタ２２ｃおよび第３コネクタ２３ｃは、互いに接続されており、各コネクタ２１ないし２４を介して、図２に示す各扉１ａ・９ａの開閉に関わらず、高電圧ボックス１内の上記各高電圧部３・４に設けられた計測ポイントの信号を計測器１４へ送出できる。
【００５４】
具体的には、図８に示すように、第３コネクタ２３ｃの端子ｔ３・ｔ４は、第２コネクタ２２ｃの端子Ｔ９・Ｔ１０と、それぞれ接続されており、第４コネクタ２４の各端子ｔ３・ｔ４に接続された上記各高電圧部３・４の計測ポイントの信号は、第１コネクタ２１の端子Ｔ９・Ｔ１０を介して上記計測器１４へ伝えられる。さらに、第２コネクタ２２ｃにおいて、端子Ｔ１・Ｔ２間は開放され、端子Ｔ３・Ｔ４間は短絡されていると共に、第３コネクタ２３ｃの端子ｔ１・ｔ２間は開放されている。
【００５５】
図７に示す高電圧装置では、上記両高電圧部３・４の各部を計測する場合、使用者は、キャビネット９の外部に設けられた計測器１４にて、安全に測定できる。また、測定中、高電圧部インターロック回路１３が動作しているため、高電圧装置の安全性は、従来に比べて向上する。
【００５６】
さらに、加速電源インターロック回路１１および引出電源インターロック回路１２は、加速電源２および引出電源５を常に停止させており、計測中、使用者が電源投入を誤って指示した場合でも、加速電源２および引出電源５は動作しない。この結果、上記両高電圧部３・４の計測中、両電源２・５の印加に起因する高電圧装置各部の損傷や計測誤差が発生せず、高電圧装置の安全性を大幅に向上できる。
【００５７】
一方、高電圧装置各部の計測が終了し、イオン注入装置を運転する場合、すなわち、高電圧装置の通常使用状態では、図９に示すように、第１コネクタ２１には、第２コネクタ２２ｄが接続されると共に、第４コネクタ２４には、図１と同じく、第３コネクタ２３ａが装着される。
【００５８】
図１０に示すように、上記第２コネクタ２２ｄの端子Ｔ１・Ｔ２間、および、端子Ｔ３・Ｔ４間は、それぞれ短絡されており、第１コネクタ２１において、加速電源インターロック回路１１に接続された端子Ｔ１・Ｔ２間、および高電圧部インターロック回路１３に接続された端子Ｔ３・Ｔ４間は、それぞれ導通している。また、図４に示すように、引出電源インターロック回路１２に接続された第４コネクタ２４の端子ｔ１・ｔ２間も、第３コネクタ２３ａの端子ｔ１・ｔ２を介して導通している。
【００５９】
図９に示す高電圧装置では、上記各インターロック回路１１ないし１３は、図２に示す各扉１ａ・９ａの開閉やイオン注入装置の不具合の有無など、イオン注入装置や高電圧装置の状況に応じ、対応する電源２・５・７のオン／オフを制御する。したがって、高電圧装置は、従来と同様に、イオン注入装置や高電圧装置自身、あるいは使用者の安全を確保できる。
【００６０】
ところで、図１に示す第２コネクタ２２ａおよびデバイダー２５ａと、図５に示す第２コネクタ２２ｂおよびデバイダー２５ｂとは、形状が互いに似通っており、使用者が間違って装着する虞れが大きい。
【００６１】
例えば、加速電圧の計測時に、第２コネクタ２２ｂを第１コネクタ２１へ接続し、デバイダー２５ｂを高電圧ボックス１へ装着した場合、加速電源インターロック回路１１は、加速電源２を常に停止させ、高電圧部インターロック回路１３は、高電圧部用電源７を状況に応じて投入する。この結果、加速電源２の投入を使用者が指示しても、加速電源２は動作せず、加速電圧を計測できない。したがって、第２コネクタ２２ｂやデバイダー２５ｂを付け替える手間が生じる。
【００６２】
ところが、本実施形態に係る高電圧装置では、引出電圧電極６が、高電圧ボックス１に比べて第１コネクタ２１から遠い位置に設けられていると共に、第２コネクタ２２ｂおよびデバイダー２５ｂは、曲がりにくいケーブルで接続されている。これにより、第２コネクタ２２ｂを第１コネクタ２１へ接続している場合、デバイダー２５ｂは、高電圧ボックス１へ装着できない。したがって、加速電圧の計測時において、第２コネクタ２２ｂの使用を防止でき、付け替える手間を削減できる。
【００６３】
一方、引出電圧の計測時に、第２コネクタ２２ａを第１コネクタ２１へ接続すると共に、デバイダー２５ａを引出電圧電極６へ装着した場合、引出電源５は動作せず、引出電圧を計測できない。さらに、加速電源２を投入できるので、引出電圧に比べて大きな加速電圧が不所望に投入される虞れがあり、計測器１４などを損傷する虞れがある。ところが、本実施形態に係る高電圧装置では、第２コネクタ２２ａとデバイダー２５ａとの間を結ぶケーブルの長さを、引出電圧電極６へ接続できない長さに設定しており、引出電圧の計測時において、第２コネクタ２２ａの使用を防止できる。この結果、第２コネクタ２２ａを付け替える手間を削減できると共に、高電圧装置の損傷を防止できる。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係る高電圧装置は、図１に示すように、高電圧ボックス１へ加速電圧を印加する加速電源２と、高電圧ボックス１を収納するキャビネット９と、キャビネット９に設けられた図２に示す外扉９ａが開いている場合など、電圧を印加すると危険な場合に、加速電源２を停止させる加速電源インターロック回路１１と、図２に示す各扉１ａ・９ａの開閉に関わりなく、キャビネット９や高電圧ボックス１の内外を電気的に接続できる第１ないし第４コネクタ２１ないし２４とを備えている。
【００６５】
それゆえ、例えば、加速電圧の計測中、高電圧ボックス１に装着したデバイダー２５ａの信号は、上記各扉１ａ・９ａが閉じていても、第２コネクタ２２ａおよび第１コネクタ２１を介してキャビネット９外部の計測器１４へ送られる。この結果、使用者は、高電圧ボックス１へ触れることができないキャビネット９の外部にて、加速電圧を安全に計測できる。
【００６６】
計測中、加速電源インターロック回路１１は、動作しており、高電圧装置やイオン注入装置の状況から、電圧を印加すると危険であると判断した場合、加速電源２を停止させる。したがって、使用者が上記外扉９ａを誤って開いた場合や、高電圧装置やイオン注入装置に不具合が発生した場合、加速電源２は停止し、使用者や他の機器への不所望な電圧印加を防止できる。この結果、使用者や他の機器の損傷を防止でき、高電圧装置の安全性をさらに向上できる。
【００６７】
また、本実施形態に係る高電圧装置は、加速電源２以外にも、引出電源５や高電圧部用電源７などの電源と、イオン注入装置や高電圧装置の状況に応じて、これらのオン／オフを制御する引出電源インターロック回路１２および高電圧部インターロック回路１３を備えている。さらに、上記各インターロック回路１１ないし１３は、第１コネクタ２１あるいは第４コネクタ２４に接続されており、装着した各コネクタ２２・２３に応じて、高電圧装置のどの場所を計測しているか、あるいは、通常使用状態かなど、高電圧装置の使用状態を判断し、対応する電源２・５・７を常に停止させるか否かを個別に選択する構成である。
【００６８】
したがって、例えば、引出電圧の計測中で、加速電源２を印加すると危険な場合には、加速電源インターロック回路１１は、加速電源２を常に停止できる。計測する場所に応じて、上記各電源２・５・７の動作を個別に禁止できるので、計測時における高電圧装置の安全性をさらに向上できる。
【００６９】
なお、本実施形態に係る各インターロック回路１１ないし１３は、装着した第２コネクタ２２および第３コネクタ２３の種別に応じて、上記高電圧装置の使用状態を判断しているが、これに限るものではない。例えば、使用者がスイッチを操作するなどして、各インターロック回路１１ないし１３へ使用状態を指示してもよい。高電圧装置の使用状態に応じて、各インターロック回路１１ないし１３が、対応する電源２・５・７を個別に停止できる構成であれば、本実施形態と略同様の効果が得られる。
【００７０】
ただし、各インターロック回路１１ないし１３は、上記両コネクタ２２・２３の種別によって判断するため、デバイダー２５ａなど、計測機器を装着し、両コネクタ２２・２３を装着した時点で、自動的に計測箇所を識別できる。また、両コネクタ２２・２３によって、高電圧装置が通常使用状態にあるか否かを判断でき、計測時に使用する両コネクタ２２・２３および計測機器を装着した状態において、高電圧装置の通常使用を防止できる。したがって、各インターロック回路１１ないし１３への指示と計測機器の装着とが確実に一致し、両者の不一致に起因する高電圧装置の損傷を防止できる。この結果、計測中や計測後において、高電圧装置の安全性をさらに向上できる。
【００７１】
なお、本実施形態に係る高電圧装置では、図３に示す第２コネクタ２２ａの端子Ｔ３・Ｔ４間を開放することによって、高電圧部インターロック回路１３が高電圧部用電源７を停止させると共に、引出電源５を停止させているが、これに限るものではない。端子ｔ１・ｔ２間を短絡した図４に示す第３コネクタ２３ａに代えて、端子ｔ１・ｔ２間を開放した第３コネクタ２３を装着してもよい。これにより、引出電源インターロック回路１２が引出電源５を常に停止させるため、本実施形態と略同様の効果が得られる。ただし、第３コネクタ２３ａを用いることにより、当該第３コネクタ２３ａを通常使用状態などと共用でき、第３コネクタ２３の種類を削減できる。
【００７２】
また、本実施形態に係る高電圧装置は、イオン注入装置に用いられているが、これに限るものではない。高電圧が印加される高電圧ボックス１と、それを収納する高電圧キャビネット２とを備えた高電圧装置であれば、他の装置に供された場合でも、本実施形態と略同様の効果を得ることができる。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る高電圧装置は、以上のように、収納室の扉が開いている場合に、当該収納室内の高電圧部へ電圧を印加する高電圧電源を停止させる電源制御手段を有する高電圧装置において、上記扉が閉状態の場合に、上記収納室外に設けられる計測器と上記高電圧部とを、高電圧部を計測するときに、接続する計測用配線を備えており、上記計測用配線は、上記電源制御手段の動作に関わらず上記収納室外に設けられる計測器と上記高電圧部とを電気的に接続する構成である。
【００７４】
さらに本発明の高電圧装置は、上記の構成に加えて、前記計測用配線は、前記計測器と前記高電圧部とが電気的に接続可能となるように、分断された前記計測用配線を接続するコネクタを備えており、前記電源制御手段は、前記コネクタが前記計測用配線を接続した状態で、前記コネクタの所定の端子が導通していない場合に前記高電圧電源を無条件に停止させる一方、前記コネクタの所定の端子が導通している場合に電圧を印加すると危険であると判断したときのみ上記高電圧電源を停止させる構成であってもよい。
【００７５】
それゆえ、収納室の扉が閉じられた状態で、使用者は、外部の計測器にて、当該収納室内の高電圧部を測定できる。計測中、収納室の扉は閉じられているため、高電圧部と使用者との接触を防止できる。また、計測中、使用者が誤って上記扉を開いた場合、電源制御手段は、高電圧電源を停止できる。この結果、高電圧装置を測定中、あるいは、測定用の機器を着脱する際において、高電圧装置の安全性を大幅に向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を示すものであり、高電圧装置の要部構成を示す構成図である。
【図２】 上記高電圧装置において、高電圧キャビネットおよび高電圧ボックスの外観を示す斜視図である。
【図３】 加速電圧計測時において、上記高電圧キャビネットに設けられた第１コネクタへ接続する第２コネクタの接続関係を示す回路図である。
【図４】 加速電圧計測時において、上記高電圧ボックスに設けられた第４コネクタへ接続する第３コネクタの接続関係を示す回路図である。
【図５】 引出電圧計測時において、上記高電圧装置の要部構成を示す構成図である。
【図６】 引出電圧計測時において、上記第１コネクタへ接続する第２コネクタの接続関係を示す回路図である。
【図７】 高電圧部を測定する際において、上記高電圧装置の要部構成を示す構成図である。
【図８】 高電圧部の測定時における各コネクタの接続関係を示す回路図である。
【図９】 通常運転状態において、上記高電圧装置の要部構成を示す構成図である。
【図１０】 通常運転状態において、上記第１コネクタへ接続する第２コネクタの接続関係を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 高電圧ボックス（高電圧部）
２ 加速電源（高電圧電源）
９ 高電圧キャビネット（収納室）
９ａ 外扉（扉）
１１ 加速電源インターロック回路（電源制御手段）
１４ 計測器
２１ 第１コネクタ（計測用配線）
２２ 第２コネクタ（計測用配線）

Claims (2)

1. 高電圧が印加される高電圧部を内部に収納し、開閉自在の扉が設けられた収納室と、上記高電圧部に電圧を印加する高電圧電源と、上記扉が開いている場合、上記高電圧電源を停止させる電源制御手段とを有する高電圧装置において、
   上記扉が閉状態の場合に、上記収納室外に設けられる計測器と上記高電圧部とを、高電圧部を計測するときに、接続する計測用配線を備えており、
   上記計測用配線は、上記電源制御手段の動作に関わらず上記収納室外に設けられる計測器と上記高電圧部とを電気的に接続することを特徴とする高電圧装置。
2. 前記計測用配線は、前記計測器と前記高電圧部とが電気的に接続可能となるように、分断された前記計測用配線を接続するコネクタを備えており、
   前記電源制御手段は、
   前記コネクタが前記計測用配線を接続した状態で、前記コネクタの所定の端子が導通していない場合に前記高電圧電源を無条件に停止させる一方、
   前記コネクタの所定の端子が導通している場合に電圧を印加すると危険であると判断したときのみ上記高電圧電源を停止させることを特徴とする請求項１に記載の高電圧装置。

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