JP5187876B2

JP5187876B2 - 電子ビーム照射表面改質装置

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Publication number: JP5187876B2
Application number: JP2006290970A
Authority: JP
Inventors: 忠美和泉
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-26
Also published as: JP2008105065A

Description

この発明は、各種金属部品、金型、工具、電気接続部品、金属医療、金属装飾品などの表面を鏡面化、清浄化、アモルファス化、耐食化するために電子ビームを該表面に照射して表面改質を行なう技術に属する。

この技術は電子ビームによる物質表面の改質装置の改良に関するものである。非特許文献２では、図１０のようなＬＥＨＣＥＢ（ＬｏｗＥｎｅｒｇｙＨｉｇｈＣｕｒｒｅｎｔＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍ）電子銃が説明されている。事例としては高電圧電極の表面平滑化のために開発されたもので、断面積１０ｃｍ^２以上、低エネルギ１０〜５０ｋＶ，高電流１０〜３０ｋＡの電子ビームパルスを金属表面に照射して、表面改質を施す技術である。この技術の装置は電離気体ｐｌａｓｍａが封入されて電子ビームの断面内密度を均一に保っているので、ＰＦＤ（ＰｌａｓｍａＦｉｌｌｅｄＤｉｏｄｅ）電子銃と呼び特徴づけることもある。また、ｐｌａｓｍａ生成のグロー放電を安定にするため環状の放電電極が用いられ、電子銃外部には銃内に磁場を形成するソレノイドが設けられる。

この装置の作用は従来の真空電子銃による高密度の電子ビームではなく、プラズマ化した電離ガスの中を通過する低いエネルギで広い面積に分散する電子ビームを用いるので、物質に照射されたとき深く加工作用することがなく、広い面積に一様な作用を与えるので表面の改質に利用される。ここでいう改質とは、物質表面に付着する異物の除去、浄化、表面あらさの改善、微視的凹凸を平坦化して鏡面となすこと、急激な加熱と冷却による金属のアモルファス化、耐食化などである。

上述のように、この装置は一種の電子銃であるが真空室ではなく、０．１Ｐａ以下の低圧電離ガスを充填しプラズマ化しているのでプラズマ電子銃ともよばれている。このプラズマを安定に保つために反射放電（ＲｅｆｌｅｃｔｅｄＤｉｓｃｈａｒｇｅ）方式という円環状のプラズマ陽極８が設けられ、外部にソレノイド７が設けられて電子銃内空間に磁場を作り電子ビームの収縮（ｐｉｎｃｈ）を防いでいる。

この装置の電子ビーム発射機構は電界放射カソードとして円板状の金属または黒鉛陰極が用いられ、被照射体がターゲット陽極になる。両極間に１０〜４０ｋＶの高圧コンデンサ放電を発生させて、数μｓ〜０．１μｓ程度の電子ビームパルスを放射させる。プラズマ発生回路は前記の環状陽極と電子銃ハウジングとの間にコンデンサ充放電による放電を作り、電離ガスをプラズマ化する。プラズマ保持時間は１００〜数１００μｓで、その時間内に前記の電子ビーム放射が行われる。プラズマ保持時間の前後を通じ、電子銃内に磁場をつくるための前記ソレノイドに励磁する電源として、別のコンデンサ充放電回路が備えられている。

表面改質を施す被照射体をターゲットとしてテーブルに設置し、電子銃内を一旦真空にしてから電離ガス、たとえばＡｒガスを低圧に充填し、磁場形成、プラズマ形成、電子ビーム発射の順序で作動させると被照射体の表面が改質される。照射の回数は被照射体の条件によって変る。

図１１は前述の従来公知のＬＥＨＣＥＢ表面改質装置の全体構成図で、ハウジング４、環状電極２、カソード１、励磁ソレノイド５、テーブル６、及び電子ビームのターゲット被照射体３を備えた電子ビーム照射表面改質装置である。被照射体３、テーブル６、及びハウジング４は同電位であり、カソード１、環状電極２はそれぞれ絶縁されて独立している。また図示していないがテーブル６は前後左右、上下の運動機構が適宜備えられる。電子ビームはカソード端面から発してターゲット３に直進して達し、電子ビーム断面積はカソード端面積とほぼ等しくなっている。

ＰＲＯＳＫＵＲＯＶＳＫＹ、Ｄ．Ｉ．外３、ＵｓｅｏｆＬｏｗ−ｅｎｅｒｇｙ，Ｈｉｇｈ−ｃｕｒｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｏｆｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｍｅｔａｌｓ、；ＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ９６（１９９７）、１１７−１２２Ｇ．Ｅ．ＯＺＵＲ外３、Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｌｏｗ−ｅｎｅｒｇｙ，ｈｉｇｈ−ｃｕｒｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｓ；ＬａｓｅｒａｎｄＰａｒｔｉｃｌｅＢｅａｍｓ（２００３），２１，１５７−１７４ＣａｍｂｒｉｄｇｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ特開２００６−１８７７９９号公報特願２００５−３１９２３５号特許出願

斯種の従来装置は、ハウジング内の低圧電離ガスをプラズマ化して電子ビームを放射するプラズマ電子銃であって、電子ビームがカソード端面から被照射体に向かって直進するので被照射体の外面を改質処理するには適しているが、孔や窪みを有する被照射体の場合には、その側面、特にその孔等の内側面の処理が困難である。孔や窪みの開口が広く深さが浅い場合には被照射体の取り付け姿勢を斜めにすることにより内側面（壁面）を改質処理するが、開口に比べて深さが深い場合には内側面を改質処理することが困難である。特に該内側面が電子ビーム軸方向と平行している場合には処理が不可能ともなる。このような場合には被処理体を分割しなければならなかったが分割を許されない場合も多い。

このような内側面を改質処理するためには電子ビームをカソード端面から放射するのではなく、カソード外周からラヂアル方向に放射させることが可能であれば実現できる。このためにカソード電極の側面から電子ビームを放射させる実験が試みられたが成功しなかった。その要因は磁場とその強さが適切でないためと思われる。

従来装置では、ハウジング外部に大容量のソレノイドが配置され磁力線は電子ビームと同軸となり、電子ビームは直進して被照射体に衝突する。このとき被照射体の改質範囲はカソード面積とほぼ等しい。電子ビームがスポットではなく、太い束となって放射されるためには、低圧電離気体をプラズマ化してカソード面近傍に保持するとともに、ラジアル方向の磁力線を必要とするが従来装置にはこのような事例がない。

そこでこの発明は、被処理体の孔の内側面を表面改質するとき電子ビームがラヂアル方向に放射されるように、カソード電極と一体的に磁石を併置してカソード電極と対向する孔の内側面の間の空間に磁界を生成させ、プラズマ生成電極を孔の開口部に近づけて該空間にプラズマを生成させることにより、電子ビームが孔の内側面に向けて照射可能になるようにして孔の内側面を表面改質する方法および装置を提供することを課題とする。

このためこの発明は、従来装置と異なり、例えば、後述する図２（Ａ）、（Ｂ）のように被照射体の円筒内側面を改質処理するときに、円板状のカソード電極の側面から電子ビームが放射するように構成し、被照射体円筒内側面に対向させてラヂアル方向に電子ビームを放射しようとする場合には次のような考慮を要する。

カソード電極半径（ｒ）と被照射体の円筒内面の半径（Ｒ）の比率 (Ｒ／ｒ) により、電子ビームが拡がり改質エネルギ密度（Ｊ／ｃｍ^２）は減少する。前記比率(Ｒ／ｒ)が１に近いほど減少率は少ないのであるが、スポットスパ−クを生ずる危険がある。また、カソード電極面と被照射体の孔の内側面との距離（ｄ＝Ｒ−ｒ）には、一定の制限がある。ｄの値を小さく選ぶためには確実なプラズマと磁場の存在が必要となる。

円板状のカソード電極の放射面積は装置の能力によって限界がある。必要な露出面以外は厳重に絶縁遮断しておかないと、無効な電子放出により被照射体の円筒内面には有効な電子ビーム放射が得られない。

円筒状の孔の内部にカソード電極を挿入することの問題点は、外部に設けたソレノイドの効果が得られないことである。磁場の作用はプラズマを安定に閉じ込めることと、電子ビームの方向を誘導することにあるが、被照射体の孔の内部まで磁場が及ばない場合には該作用が期待できないことになる。

改質エネルギ密度（Ｊ／ｃｍ^２）は、減少を補うために電源能力を高めるには限度があるから、孔の内側面を同時に処理することが出来ない場合には、一回または数回の電子ビーム照射の後に、カソード電極と孔の内側面とを相対移動させることを繰り返して内側面全体を改質処理するようにしなければならない。

この発明は被照射体の内部に挿入したカソード電極の側面から、電子ビームがラヂアル方向に放射するように構成するとともに、カソード電極の近傍に磁石を一体的に併置し、またプラズマ生成電極（環状陽極）を被照射体の孔に連通する位置に配置し、一回または数回の電子ビーム照射の後に、カソード電極と孔の内側面とを相対移動させることを繰り返して、内側面全体を改質処理するようにしたものである。

なお、前記孔は半径Rの円筒状のもので、カソード電極は前記円筒と同心円で半径ｒの円板状のものとして説明するが、図３のように同心円でない場合も同様な思想で目的を達成できる。ただし、図４（（Ａ）と（Ｂ）は他の例のカソード電極を反対方向から見た斜視図）に示すように、照射範囲を制限するためにカソード電極の形状を扇状にし、背面を絶縁して無効な照射を防いでいる。また、図３では電子ビーム照射方向は厳密にはラヂアル方向とはならないで対向する被照射体の内側面の局部位置を照射している。

この発明によれば、被照射体が孔を有する場合に内側面の電子ビーム表面改質が不可能であったのが、内側面に対向するカソード電極からラヂアル方向に電子ビームを発射可能にするために、カソード電極の近傍に磁石を併置して設けて磁界をつくり、また環状のプラズマ電極によりグロー放電プラズマを生成して、カソード電極と被照射体の間に高圧の直流パルス電圧を印加することによりスポットにならない太い電子ビームを発射させられ、これにより被照射体の孔の内側面を表面改質できることが可能になる。

この発明は被照射体の孔の内側面を表面改質することを例示して説明したが、改質する対象面は必ずしも閉じた孔でなくてもよく、一般的な壁面をも対象とされる。また対象とする改質面は、必ずしも垂直でなく傾斜面にも同様な思想で適用可能である。また、改質対象面は必ずしも一様な平坦面でなく浅い溝、ねじ、窪みを有する場合も含んでいる。

図１はこの発明装置の基本的な構成の実施例正面側の主軸中心断面図である。
１はベースで、装置全体を載せた基台であり、下部に図示しない排気真空装置、電離気体のボンベ、各種電源類等を収容している。
２はハウジングで、装置全体を内包して気密を保ち、内部には電離気体（Ａｒ）を所定の低圧に維持するようにベースに気密に取り付けられる。
３は架台で、ベース上に取り付けられて、その上部に被照射体を固定する被照射体の孔が貫通している場合に、カソード電極が通過できるように中央に空間３ａを設け、併せてプラズマ生成電極も収容することができる。

４は被照射体で、架台３に取り付けられる導電性部品で、内部に一様軸直角断面の孔４ａがあり、内面を改質処理する。実施例では円筒形の孔として説明するが、円筒に限るものではなく非円形の場合でも実施可能である。また孔の内側面は必ずしも平滑ではなく浅い溝やねじが刻されている場合をも含んでいる。
後述する図５が非円形の場合の実施例であって、ベース１と被照射体４の間にＸＹテーブル1aを備え、孔の内側面とカソードとを相対移動させて目的を達成する。

５はカソード電極で、被照射体４との間に直流高電圧パルス（数ｋＶ〜数１０ｋＶ）が印加され、気体プラズマを介してＬＥＨＣＥＢ電子ビームを照射するカソード電極である。より具体的にはチタン線を束ねて図６の側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）とに示すようにブラシ状にしたもの、或いは導電性金属、黒鉛が機械加工して用いられる。

６は主軸で、カソード電極５を下端に取り付ける。電極以外からの放電は損失になるので主軸６はカソード電極５と絶縁されるべきであり、本実施例では鋼製の中空主軸で内部にカソード電極５に接続される導線６ａが収納されたのち、充填材６ｂにより気密に封じられ、セラミックスペーサ６ｃを介してカソード電極５が絶縁して取り付けられる。

７は操作桿で、主軸に取り付けられ、上下移動・旋回をさせるための手段（Ｍ）１８により作動して主軸を上下移動・旋回させる。

８は主軸受であり、ハウジング２の一部であって、主軸６の移動・旋回を支え、また、シール機能をもって気密を保つ軸受け要素である。

９はプラズマ生成電極で、ハウジング内空間の低圧の電離気体をプラズマ化するための手段として設けられる円環状のグロー放電電極（アノード）である。本実施例の場合はコンデンサ充放電回路が用いられるが、高周波電源による無極方式に代えることも出来る。

１０はもう１つのプラズマ生成電極で、本実施例ではプラズマ生成電極が上下一対に設けられ同時に作用する。プラズマ生成電極１０は被照射体の孔４ａに直通する空間３ａに設けられている。９ａ、１０ａはそれぞれの電極９、１０の支持棒であり、また９ｂ、１０ｂはハウジング２と絶縁するブッシュである。

１１は磁石で、カソード電極５の電子ビーム放射部分（被照射体の内側面の一部に対向する部分）の近傍に一体併置され、カソード電極５の近傍に磁界をつくる。磁石は図７の電磁石方式とすることも出来る。

１２は気体状態管理装置（Ｖ）で、ハウジング内の気圧を最低０．０１Ｐａから０．１Ｐａの範囲に調整を行うもので、真空ポンプ、ベーンポンプ、真空計などからなり、排気口１３に接続して大気圧を０．０１Ｐａ程度の真空にした後、吸気口１４から徐々に電離気体（Ａｒ）を吸入させ，所定の低圧に達した後電子ビーム照射を開始させる。照射終了後には再び前記動作を繰り返す。

１３は排気口で、気体状態管理装置（Ｖ）１１の排気真空ポンプ類に接続する管ジョイントである。
また、１４は吸気口で、電離気体（Ａｒ）を吸入する管ジョイントにより電離気体のボンベに接続される。

１５はプラズマ電源（Ｐ）で、プラズマ生成用の電源であり図８に例示する基本電気回路で図の右側に太線で描かれている。プラズマ生成電極９と１０をそれぞれ保持する支持棒９ａ、１０ａは一体に結ばれ、サイリスタｐ４を介してコンデンサｐ１に接続される。コンデンサｐ１の負端はベース１に接地接続する。予めコンデンサｐ１は電源ｐ２と抵抗ｐ３により充電されており、総括装置１７がサイリスタ制御端子ｐ５に駆動パルスを発すると、サイリスタｐ４が閉じてプラズマ電極９と１０は同時にグロー放電を生じ、ハウジング内の電離気体をプラズマ化する。前記グロー放電は図示ｐ６のように接地電位（ハウジング、ベース、架台、被照射体は接地して同電位）に対して生ずる。

１６はビーム電源（Ｂ）で、電子ビームを発射する電源であり、図８に例示する基本電気回路で図の左側部分に太線で描かれている。主軸６に設けられたカソード電極５は導線６ａによりコンデンサｂ１に接続される。コンデンサｂ１の反対端子はガススイッチｂ４を介してハウジングに接地接続されている。予めコンデンサｂ１は抵抗ｂ３と高圧電源ｂ２に図示のように接続されているとき、総括装置１７がガススイッチ制御端子ｂ５に駆動パルスを発すると、ガススイッチｂ４が導通してコンデンサｂ１に蓄えられた電荷は一挙に放電して、カソード電極から被照射体の孔の内側面に電子ビームが照射される。

１７は統括装置（Ｃ）で、装置全体の指令、制御、表示のための統括装置である。
１８は主軸移動装置（Ｍ）で、主軸の直線移動と旋回を駆動する装置で、図９に図示される。円盤ｍ８と歯車ｍ９が一体となったシフタｍ１０を操作桿に取り付け、ブラッケットｍ３のシフタヨークｍ４が円盤ｍ８の両端面を挟む。ブラケットｍ３がコラムｍ１のガイドｍ２に案内され、モータｍ７、ねじｍ５、ナットｍ６により上下移動すると、シフタヨークｍ４が円盤ｍ８の両端面を挟んで連結しているから、主軸６が上下に移動する。またブラケットｍ３に取り付けられたモータｍ１１、軸ｍ１２により割り出し旋回する歯車ｍ１３は、前記歯車ｍ９と噛合っているから主軸６の上下位置に関係なく、主軸６は所要の角度に割り出される。コラムｍ１はハウジング２に固定されている
また、１９は外部ソレノイドで、従来例［０００５］で述べたソレノイドと同じく、プラズマ保持時間の前後を通じてハウジング２内に磁場をつくるためのものである。

照射電子ビームが、スポットに集中しないで広い面積に放射される電子ビーム（ＬＥＨＣＥＢ）が生成されるためには、プラズマと磁場の存在が必要である。この実施例におけるプラズマ電源（Ｐ）１５は、図８のように高圧電源ｐ２（１０〜４０ｋＶ）とコンデンサｐ１とスイッチ素子ｐ３とにより構成され導線ｐ４に接続される。コンデンサｐ１が充電されたのち、スイッチ素子ｐ４を導通するとコンデンサｐ１の放電により、プラズマ生成電極（アノード）９と１０の周辺にグロー放電が生じ電離気体がプラズマ化する。図１の実施例では被照射体４の孔の上部と下部に生成電極（アノード）９と１０が一対に配置されている。このためプラズマが孔の内部に生成される。

また、プラズマが拡散消失せずに安定するために磁場を必要とするから、カソード電極５の近傍に磁石１１を一体に併置する。図１の実施例は磁石１１ａと１１ｂがカソード電極５を挟んで一対が併置されているが、実験では片側だけでも差し支えなかった。実験によればカソード電極５に併置する磁石の強さは、表面で少なくとも１５０ｍＴ（ミリテスラ）以上であることが必要であった。
外部ソレノイド１９は前述したように従来装置と同様に作動して、プラズマのハウジング内側面での消失を防いでいる。

従来実用に供されている電子ビーム表面改質装置は、前段の背景技術に述べた通りであるが、本発明の装置ではカソード電極５から電子ビームをラヂアル方向に放射させる方式であるため、被照射体４の孔４ａの大きさによってカソード電極の寸法・形状が決定される。カソード電極の表面は後述するように被照射体との対向部分を除いて絶縁被覆され、照射の有効面積は１０〜２０ｃｍ^２程度である。被照射体との対向距離は従来装置が数１０ｃｍであるのに比べて極めて短い。穴の内側面を処理するという構造上避けられない制約である。しかし少なくとも数ｍｍ以上であることが必要で、望ましくは数ｃｍである。表面改質エネルギーは４〜７（Ｊ／ｃｍ^２）が必要である。電極材料はチタン線のブラシが最適であるが銅電極も使用できる。カソード電極の形状は円形に限ることはなく半円や扇形も可能であり、前記有効面積の調節や電離気体の流入に好都合である。

カソード電極と併置される磁石と他の照射条件（照射電圧、プラズマ空間の状態など）との相互作用や因果関係は、まだ明確に解明されていない。穴の中の内側面に照射する場合、例えば、被照射体物質が強磁性体の場合と非磁性体の場合では、磁場が異なる筈であるが結果に明確な差が認められない。また磁石がない場合には電子ビームが発生しないときでも、
イ）一個の磁石を付加する。
ロ）さらに一個を追加して一対にし磁石の配置をＳ−Ｎにする。
ハ）一対の磁石の配置をＳ−Ｓにする。
などの実験を行って電子ビームの発射が可能になったが、最適磁場条件を特定すには至っていない。これは前記の相互関係が複雑なためと考えられ最適な構成は実験によって決定することになる。

低圧電離気体をプラズマ化する電源装置は、被照射体の孔内部に及ぶように構成する。被照射体が貫通した孔を持つ場合には図１のように環状のプラズマ陽極を被照射体の下部に配置して、孔の内部にプラズマが確実に生成されるようにすることが望ましい。

ハウジング内の気体の状態管理（電離気体が所定の圧力に調整されること）が完了してからプラズマ生成電源が作動し、所定時間を経過してプラズマが極値に達してから、電子ビーム放射電源が作動して電子ビームパルスが発射されるようにする。

電子ビーム放射は同じ位置で一回または数回行われ、被処理体の孔の軸に沿って、または主軸を旋回してカソード電極と被処理体が相対移動し改質照射位置を変える。これを繰返して孔全体を改質処理する。これを照射サイクルという。

図２（Ａ）は被照射体４の円筒内面を改質処理するため孔の中に、カソード電極５と磁石１１を備えた主軸６が挿入された状態での横断面であり、また図２（Ｂ）は同じく縦断面である。電極セットの上下面は絶縁板５ｂにより絶縁され、側面は導電体の円筒５ａで複数の電極を接続している。複数の磁石１１が電極を挟んで円筒内面と電極の対向する空間に磁界をつくっている。図３は非円形の孔の内面を扇形の電極で局部的に改質処理する際の主軸６の位置と向きを示したものである。主軸中心の位置は軌跡Lの線上の数点を移動すればよい。図４は扇状の電極の斜視図であり、（Ａ）と（Ｂ）は反対側から見た図である。絶縁板５ｂによって照射する面に対向する面以外を絶縁している。

図５は非円形孔断面をもった被照射体４の内側面を表面改質する場合に、例えば図３の孔の内側面に扇状電極図４を用いた実施例である。実施例１と共通する要素は説明を省略するが、ベース１と被照射体４の間にＸＹテーブル１９（図５ではベース１９ａ、サドル１９ｂ、テーブル１９ｃよりなるＸＹテーブル１９を断面とせずに描いている）を備え、孔の内側面とカソード電極５を相対移動させて、図３の主軸移動線Ｌ上を移動させるとともに、手段（Ｍ）により主軸６を旋回させて目的を達成する

図７は磁石に代えて電磁石を用いた実施例である。図示の部分構成要素の番号は図１、図２と一致させている。１１ｃは電磁石のヨークであり、１１ｄはコイルである。電磁石のヨークが導電性であるときはカソード電極５を兼ねることになる。

この発明の実施例装置の基本的な構成の主軸中心縦断面図。図２の（Ａ）、（Ｂ）は他の実施例で、円筒形の孔と同心に挿入された円板電極の横断面図と縦断面図。非円形の孔と扁平の電極との配置関係を示す横断面図。図４の（Ａ）、（Ｂ）は扇状の電極を互に反対方向から見た斜視図。図１の実施例に前後左右運動のテーブルが付加された実施例断面図。図６の（Ａ）、（Ｂ）は、チタンブラシカソード電極の実施例を示す側断面図と正面図。磁石に代えて用いられる電磁石の実施例を示す断面図。プラズマ電源（Ｐ）と電子ビーム電源（Ｂ）の電気基本回路の各１実施例の回路図。上下移動、旋回手段（Ｍ）の１実施例構成図。非特許文献２から引用した電子ビーム照射装置の原理図。公知の従来装置の縦断面図と機器の簡単な接続図。

符号の説明

１、ベース
２、ハウジング
３、架台
４、被照射体
５、カソード電極
６、主軸
７、操作桿
８、主軸受け
９、プラズマ生成電極
１０、プラズマ生成電極
１１、磁石
１２、気体状態管理装置（Ｖ）
１３、排気口
１４、吸気口
１５、プラズマ電源（Ｐ）
１６、ビーム電源（Ｂ）
１７、統括装置（Ｃ）
１８、主軸移動装置（Ｍ）
１９、外部ソレノイド

Claims

装置全体を載せるベースと、前記装置全体を内包して気密を保ち、内部に電離気体を低圧に維持するように前記ベースに気密に取り付けられるハウジングと、を備えるとともに、前記低圧に維持された電離気体をプラズマ化する手段としての円環状のアノードとカソード電極と被照射体の間に高圧の直流電圧パルスを印加する手段とを備え、かつ、前記ハウジング内に磁場を形成するソレノイドを備える電子ビーム照射表面改質装置において、前記被照射体には内部に一様な軸直角断面を有する孔を有し、前記カソード電極と近傍に磁界を作るように同形の磁石とが一体に併置された主軸が前記孔に挿入され、改質されるべき前記孔の内側面に前記カソード電極の放射面が対向して配置されるようにされるとともに、前記アノードを、前記ハウジング内であって、前記孔の上部と下部に配置することを特徴とする電子ビーム照射表面改質装置。
主軸に取り付けられた前記カソード電極と磁石を、前記被照射体の孔の内側面に沿って相対移動させる手段を備える請求項1に記載の電子ビーム照射表面改質装置。
板状の前記カソード電極と同形の磁石を重ねて主軸に取り付け、改質されるべき前記孔の内側面に対向しない端面を絶縁材で被覆して使用する請求項1に記載の電子ビーム照射表面改質装置。
前記低圧に維持された電離気体をプラズマ化するためコンデンサ充放電回路の前記アノードをハウジング内に設置する場合に、被照射体を載置し、前記ベース上に取り付けられる架台に窪みを設け、該窪みと被照射体の孔とを連通せしめるとともに、前記アノードを該窪みのなかに設置することにより、前記孔の内部に前記プラズマを発生させる請求項1に記載の電子ビーム照射表面改質装置。