JP5910290B2 - Method for manufacturing particle beam transmission window - Google Patents
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本発明は、粒子線透過窓の製造方法に係り、特に、大気圧や圧力変動による破損を回避しつつ電子線、イオンビームなどの荷電粒子線、X線やガンマ線などの電磁波などの粒子線の高い透過率が可能な粒子線透過窓の製造方法に関する。 The present invention relates to the production how the particle beam transmitting window, in particular, electron beam while avoiding damage due to atmospheric pressure and pressure fluctuations, particle beams such as electromagnetic waves, such as charged particle beams, X-rays and gamma rays, such as ion beams high transmittance can relate to production how the particle beam transmitting window capable of.
従来、X線などを真空チャンバから取り出す際に、特許文献1や2に示されるような透過窓が用いられている。図1にその概略を示す。透過窓2は、金属薄膜であるベリリウム箔とされており、真空容器1の開口部1aにろう材4、5で接合されたり、拡散接合され、大気側が保護リング3で止められている。このため、透過窓2は、真空容器1の真空状態を良好に保ちながら、高い透過率でX線を真空容器1の内側から外側に照射することができる。
Conventionally, a transmission window as shown in
このような透過窓を補強するため、特許文献3には、粒子線透過窓の真空側面に、高融点材料の真直棒からそれぞれ形成され、被照射物の移動方向に対して傾斜して配置された複数の補強桟を設け、該補強桟の一端を水冷保持板にろう接固定すると共に、該補強桟の他端を水冷保持板に設けられた遊嵌孔に摺動自在に挿入することが記載されている。
In order to reinforce such a transmission window,
しかしながら、特許文献1や2に記載された真空ろう接や拡散接合では、接合時の加熱温度による熱変形や応力により、10〜100μm厚の箔膜でも亀裂や破損が発生する。従って、更に薄い数μm膜厚の箔での加熱接合は、熱負荷が高く、適用が不可能である。又、特許文献3に記載された補強桟では、窓にかかる大気圧による破裂を抑制するためには不十分であるという問題点を有していた。
However, in the vacuum brazing or diffusion bonding described in
一方、特許文献4や5には、加熱を行なうことなく常温で接合する常温接合方法が記載されているが、本発明が対象とする粒子線透過窓への適用は考えられていなかった。
On the other hand,
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、大気圧や圧力変動による箔膜の破壊を回避しつつ、粒子線のフレームによる損失を少なくして高透過率を実現し、気密性及び強度に優れた透過窓を製造することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, while avoiding the destruction of the foil film due to atmospheric pressure and pressure fluctuation, while reducing the loss due to the particle beam frame, to achieve a high transmittance, It is an object of the present invention to manufacture a transmission window excellent in airtightness and strength.
本発明は、粒子線を透過する箔膜と、該箔膜の両面に密着接合される、微小透孔がメッシュ状に形成された2枚のフレームとを備えた粒子線透過窓の製造に際して、少なくとも前記2枚のフレームの箔膜側の表面に金属をコーティングする第1の工程と、該コーティング面及び箔膜の接合面に不活性元素、そのイオンのビーム、プラズマ又は電子ビームを照射して活性化する第2の工程と、前記箔膜と該箔膜を挟んだ2枚のフレームを常温で加圧して接合する第3の工程と、を有し、前記第1の工程で、箔膜のフレーム側の表面にも金属をコーティングし、該金属コーティングの厚さを前記箔膜よりも薄くすることを特徴とする粒子線透過窓の製造方法により、前記課題を解決したものである。 The present invention, in the production of a particle beam transmission window comprising a foil film that transmits particle beams, and two frames that are tightly bonded to both surfaces of the foil film and in which fine through holes are formed in a mesh shape, A first step of coating a metal on the surface of the foil film side of at least the two frames, and irradiating the coating surface and the bonding surface of the foil film with an inert element, its ion beam, plasma or electron beam. a second step of activating, in the foil layer and the two frames across the said foil layer possess a third step of pressurizing the bonding at normal temperature, and the first step, foil membrane The above-mentioned problem is solved by a method for manufacturing a particle beam transmission window, characterized in that the surface of the frame side is coated with a metal and the thickness of the metal coating is made thinner than that of the foil film .
又、前記箔膜のフレーム側の表面にコーティングされた金属を、真空中で除去する第4の工程を有することができる。 Moreover, it can have the 4th process of removing the metal coated by the surface by the side of the said foil film in a vacuum.
本発明は、又、粒子線を透過する箔膜と、該箔膜の両面に密着接合される、微小透孔がメッシュ状に形成された2枚のフレームとを備えた粒子線透過窓の製造に際して、少なくとも前記2枚のフレームの箔膜側の表面に金属をコーティングする第1の工程と、該コーティング面及び箔膜の接合面に不活性元素、そのイオンのビーム、プラズマ又は電子ビームを照射して活性化する第2の工程と、前記箔膜と該箔膜を挟んだ2枚のフレームを常温で加圧して接合する第3の工程と、を有し、前記第1の工程で、箔膜のフレーム側の表面に、透過箔膜部をマスキングして金属をコーティングすることを特徴とする粒子線透過窓の製造方法により、同様に前記課題を解決したものである。 The present invention also provides a manufacturing method of a particle beam transmission window including a foil film that transmits particle beams, and two frames that are tightly bonded to both surfaces of the foil film and in which fine through holes are formed in a mesh shape. At this time, the first step of coating the metal on the surface of the foil film side of at least the two frames, and the coating surface and the bonding surface of the foil film are irradiated with an inert element, its ion beam, plasma or electron beam. And a second step of activating, and a third step of pressing and joining the foil film and two frames sandwiching the foil film at room temperature, and in the first step, The above problem is similarly solved by a method for manufacturing a particle beam transmission window, wherein the surface of the foil film on the frame side is coated with metal by masking the transmission foil film portion.
本発明によれば、微小透孔がメッシュ状に形成されたフレームで箔膜を挟むようにしたので、大気圧や圧力変動による箔膜の破壊を回避しつつ、粒子線のフレームによる損失を少なくし、高透過率を実現できる。又、接合面に金属をコーティングした後、不活性元素、そのイオンビーム、プラズマ又は電子ビームを照射して活性化し、箔膜とフレームを常温で加圧して全体を接合するようにしたので、数μmの膜厚の箔膜であっても、気密性及び強度に優れた透過窓を製造することが可能となる。 According to the present invention, since the foil film is sandwiched between the frames in which the fine through-holes are formed in a mesh shape, the loss of the particle beam due to the frame is reduced while avoiding the destruction of the foil film due to atmospheric pressure and pressure fluctuations. In addition, high transmittance can be realized. Also, after coating the metal on the bonding surface, it was activated by irradiation with an inert element, its ion beam, plasma or electron beam, and the foil film and the frame were pressed at room temperature to bond the whole. Even with a foil film having a thickness of μm, it is possible to manufacture a transmission window having excellent airtightness and strength.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明を電子線透過窓10に適用した実施形態は、図2に示す如く、ハニカム状の単位窓11がハニカム状に37個配列されており、電子線を透過する箔膜12と、該箔膜12を図の上下両側から挟む、微小透孔14aがメッシュ状に多数形成されたフレーム14とを備えている。
In the embodiment in which the present invention is applied to the electron
前記箔膜12は、例えば厚さ2〜5μmのチタン製とされ、前記フレーム14は、例えば厚さ0.1〜0.5mmのステンレス製とされている。なお、フレーム14の材質は、チタン、ニッケル、アルミ若しくは銅又はその合金、ベリリウム、カーボン等でも構わない。
The
以下、図3を参照して、製造手順を説明する。 Hereinafter, the manufacturing procedure will be described with reference to FIG.
まずステップ100で、図4(a)に示す如く、フレーム14の箔膜12側の表面に、表面状態に応じて厚さ0.1〜10μm程度の薄い金属、例えば金を、イオンプレーティングやめっき、蒸着等によりコーティングして金属コーティング14cを形成する。金の代わりに銀、銅、アルミニウム等を用いても良い。
First, in
同様に、箔膜12のフレーム14側の表面にも、表面状態に応じて厚さ5〜50nm程度の金属膜をコーティングして金属コーティング12cを形成する。金属コーティング12cは、金属コーティング14cと同じ物を用いることができる。箔膜12に蒸着する金属コーティング12cは、電子線を止める作用があるので、厚みは薄い方が望ましく、材質や表面平坦性、加圧力などにより十分な接合強度が得られる場合には、省略することも可能である。
Similarly, a
次いで、ステップ110で、図4(b)に示す如く、金属コーティング12c、14cに、アルゴン、キセノン、クリプトン等の不活性元素、そのイオンのビーム16、プラズマ又は電子ビームを、例えば10−6Paの真空にした後、数分間照射して活性化処理し、清浄化する。
Next, at
次いで、ステップ120で、図4(c)に示す如く、常温で、材質や表面平坦性により大きく異なるが、例えば80〜400〜3000kgf/cm2で加圧して接合する。なお、加圧に際しては周囲のみの加圧でも良いが、全面加圧の方が全体強度が向上し、安定であるとともに、片側フレームのみでの使用も可能である。
Next, in
最後に、ステップ130で、図4(d)に示す如く、透過窓を真空ビームあるいはプラズマ照射装置内に入れてビームあるいはプラズマを照射し、スパッタリングにより透過窓部の箔膜12表面の金属コーティング12cを蒸発させて除去し、非コーティング部分を形成して透過箔膜部12dとする。金属コーティング12cの厚さが5〜50nm程度であれば容易に除去可能であり、常温接合での不活性ガスビームやプラズマ照射や実際の電子線照射装置に装着して電子線照射することでも適用可能である。
Finally, in
以上の手順により、透過窓性能として接合部の引張強度が推定10MPa以上、真空の気密性としてはHeリークレートにて1×10-6Pa・m3/secのものが得られる。 According to the above procedure, the tensile strength of the joint is estimated to be 10 MPa or more as the transmission window performance, and the vacuum tightness is 1 × 10 −6 Pa · m 3 / sec at the He leak rate.
前記電子線透過窓10は、図5に例示する如く、真空チャンバ22と大気の間に配設されて使用される。図において、24はカソード、26はアノード、28は電子線である。
The electron
前記実施形態では、箔膜12のフレーム14側の表面にも金属コーティング12cが施されていたが、コーティングされた金属膜は、箔膜12を透過する電子線を大きく損なうことになるため、金属コーティング12cの厚さを箔膜12よりも薄くするか、あるいはコーティングの際に透過箔膜部12dをマスキングして箔膜12をコーティングすることが望ましい。なお、透過箔膜部12dをマスキングする場合には、金属コーティング12cの厚さはフレーム14の箔膜12側の表面と同じ0.1〜10μm程度で良い。
In the above embodiment, the
前記実施形態においては、微小透孔14aがハニカム状に形成された単位窓11がハニカム状に37個並べられていたが、微小透孔14aの配列状態はハニカム状に限定されず、単位窓の数や配列状態も、これに限定されない。又、単位窓に分けず全体で一様に微小透孔を形成しても良い。
In the previous SL embodiment, although the unit window 11 a
適用対象も電子線透過窓に限定されず、粒子線一般に適用可能である。 The application target is not limited to the electron beam transmission window, and can be generally applied to particle beams.
10…電子線透過窓
12…箔膜
12c、14c…金属コーティング
12d…透過箔膜部(非コーティング部分)
14…フレーム
14a…微小透孔
16…ビーム
28…電子線
DESCRIPTION OF
14 ...
Claims (3)
少なくとも前記2枚のフレームの箔膜側の表面に金属をコーティングする第1の工程と、
該コーティング面及び箔膜の接合面に不活性元素、そのイオンのビーム、プラズマ又は電子ビームを照射して活性化する第2の工程と、
前記箔膜と該箔膜を挟んだ2枚のフレームを常温で加圧して接合する第3の工程と、
を有し、
前記第1の工程で、箔膜のフレーム側の表面にも金属をコーティングし、該金属コーティングの厚さを前記箔膜よりも薄くすることを特徴とする粒子線透過窓の製造方法。 When manufacturing a particle beam transmission window comprising a foil film that transmits particle beams, and two frames that are tightly bonded to both surfaces of the foil film and in which fine through holes are formed in a mesh shape,
A first step of coating a metal on at least the surface of the two frames on the foil film side;
A second step of irradiating the coating surface and the bonding surface of the foil film with an inert element, its ion beam, plasma or electron beam,
A third step of joining the foil film and two frames sandwiching the foil film by pressurizing at normal temperature;
I have a,
In the first step, the surface of the foil film on the frame side is coated with metal, and the thickness of the metal coating is made thinner than that of the foil film .
少なくとも前記2枚のフレームの箔膜側の表面に金属をコーティングする第1の工程と、
該コーティング面及び箔膜の接合面に不活性元素、そのイオンのビーム、プラズマ又は電子ビームを照射して活性化する第2の工程と、
前記箔膜と該箔膜を挟んだ2枚のフレームを常温で加圧して接合する第3の工程と、
を有し、
前記第1の工程で、箔膜のフレーム側の表面に、透過箔膜部をマスキングして金属をコーティングすることを特徴とする粒子線透過窓の製造方法。 When manufacturing a particle beam transmission window comprising a foil film that transmits particle beams, and two frames that are tightly bonded to both surfaces of the foil film and in which fine through holes are formed in a mesh shape,
A first step of coating a metal on at least the surface of the two frames on the foil film side;
A second step of irradiating the coating surface and the bonding surface of the foil film with an inert element, its ion beam, plasma or electron beam,
A third step of joining the foil film and two frames sandwiching the foil film by pressurizing at normal temperature;
Have
Wherein in a first step, the surface of the frame side of the foil membrane, method for producing a grain sagittal transmission window you transparent foil membrane portion masked by said coating a metal.
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