JP6968329B2 - 電子照射システム - Google Patents
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Description
本願は、2019年03月27日に提出された出願番号201910239420.8、201910239421.2、201910239390.0及び201910239970.Xの中国特許出願に基づく優先権を主張し、該中国特許出願の全内容が参照として本願に組み込まれる。
電子ビームを発射して加速するように構成される電子加速器と、
前記電子照射システムの後端に位置する電子ビーム集束装置と、を備え、前記電子ビーム集束装置は、
前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、
前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する2n+1個の磁極群であって、第n個の磁極群は、前記電子ビームを第1方向で集束するように構成され、第n+1個の磁極群は、前記電子ビームを第2方向で集束するように構成され、前記第2方向は、前記第1方向に垂直であり、nは正整数である、前記2n+1個の磁極群と、を備える。
前記電子ビームを前記第1方向で一次集束するように構成される第1磁極群と、
前記電子ビームを前記第2方向で集束するように構成される第2磁極群と、
前記電子ビームを前記第1方向で二次集束するように構成される第3磁極群と、を備える。
前記第2磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第2磁極群と前記2n+1個の磁極群のうちの第1磁極群との第1ピッチは異なり、
及び/又は、
前記第3磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第3磁極群と前記第2磁極群との第2ピッチは異なる。
前記電子ビームを検出するように構成される電子ビーム検出装置を更に備える。
電子ビーム加速器と共にシールド室内に位置し、電子ビーム加速器からの照射電子ビームの強度を検出して第1信号を得るように構成される電子収集装置と、
前記シールド室内に位置し、前記電子収集装置に接続され、前記第1信号を受信し、前記第1信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための光信号形態の第2信号に変換するように構成されるサンプリングボックスと、
前記シールド室外に位置し、光ファイバーを介して前記サンプリングボックスに接続され、前記光ファイバーを介して前記第2信号を受信し、前記第2信号を電気信号形態の第3信号に変換するように構成される通信ボックスと、
前記シールド室外に位置し、前記通信ボックスに接続され、前記第3信号を受信し、前記電子ビームに対する検出制御を実現するように構成されるコントローラと、を備える。
前記金属シールド壁に、前記光ファイバーを通過させるための貫通孔が設けられる。
前記電子収集装置に接続され、前記第1信号としての電流信号を受信し、前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路に接続され、アナログ信号としての前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタルアナログ変換器と、
前記デジタルアナログ変換器に接続され、前記デジタル信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための第3信号に変換するように構成されるサンプリングチップと、
前記サンプリングチップに接続され、前記第3信号を前記光信号形態の前記第2信号に変換するように構成される光電変換回路と、を備える。
電子収集ホルダと、
前記電子収集装置に接続され、前記電子収集装置に駆動力を供給するように構成される駆動装置と、を更に備え、
前記電子収集装置は、前記電子収集ホルダに取り付けられ、前記駆動力による駆動で、前記電子収集ホルダに基づいて運動することができる。
電子収集ガイドレールを含み、
前記電子収集装置は、前記電子収集ガイドレールに可動に取り付けられ、前記電子収集ガイドレールに沿って一次元運動を行うことができる。
ステッピングモータを含む駆動装置を更に備える。
前記電子収集ホルダが第1位置にある場合、前記電子収集装置は、前記照射加工ラインの製品加工の加工位置に位置し、照射加工の電子ビームの強度を検出するように構成され、
前記電子収集ホルダが第2位置にある場合、前記電子収集装置は、前記加工位置外に位置する。
電子ビームを発射して加速するように構成される電子加速器と、
前記電子照射システムの後端に位置する電子ビーム集束装置と、を備え、前記電子ビーム集束装置は、
前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、
前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する2n+1個の磁極群であって、第n個の磁極群は、前記電子ビームを第1方向で集束するように構成され、第n+1個の磁極群は、前記電子ビームを第2方向で集束するように構成され、前記第2方向は、前記第1方向に垂直であり、nは正整数である、前記2n+1個の磁極群と、を備える。
電子加速器は、電子ビームを発射して加速することで高速ビームを形成する。電子加速器の後端に位置する電子ビーム集束装置は、奇数群の磁極群により、電子ビームに対して、異なる方向から奇数回の集束を行うことで、前の1つの磁極群の集束方向の該磁極群によるデフォーカス効果を少なくとも部分的に相殺し得る。これにより、電子ビーム集束装置の集束効果を向上させ、電子ビームの集束性能を最終的に向上させる。
前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、
前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する2n+1個の磁極群であって、第n個の磁極群は、前記電子ビームを第1方向で集束するように構成され、第n+1個の磁極群は、前記電子ビームを第2方向で集束するように構成され、前記第2方向は、前記第1方向に垂直であり、nは正整数である、前記2n+1個の磁極群と、を備える。
前記電子ビームを前記第1方向で一次集束するように構成される第1磁極群と、
前記電子ビームを前記第2方向で集束するように構成される第2磁極群と、
前記電子ビームを前記第1方向で二次集束するように構成される第3磁極群と、を備える。
前記第2磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第2磁極群と前記2n+1個の磁極群のうちの第1磁極群との第1ピッチは異なり、
及び/又は、
前記第3磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第3磁極群と前記第2磁極群との第2ピッチは異なる。
N極を前記ビーム通路の中心位置に向ける第1磁石と、
前記第1磁石に隣接し、S極を前記ビーム通路の中心位置に向ける第2磁石と、
前記第2磁石に隣接し、第2磁石が第1磁石と第3磁石との間に位置し、N極を前記ビーム通路の中心位置に向ける第3磁石と、
前記第3磁石及び前記第1磁石にそれぞれ隣接し、第3磁石と第1磁石との間に位置し、S極を前記ビーム通路の中心位置に向ける第4磁石と、を備える。
照射用電子加速器により加速された電子ビームの集束装置を提供する。パラメータの異なる3組の永久磁石とドリフト空間を組み合わせることで、照射用電子加速器による集束能力を向上させ、ビームエンベロープを小さくし、ビームスポットを小さくする。
第2組の四極磁石の主な機能は、電子ビームを横方向であるY方向で集束することであり、
第3組の四極磁石の機能は、電子ビームを横方向であるX方向で再び集束することである。四極磁石の集束原理によれば、第2組の四極磁石は、電子ビームを横方向であるY方向で集束するとき、電子ビームに対して横方向であるX方向において必然的にデフォーカスの作用を与える。従って、電子ビームを横方向であるX方向で二次集束することで、第2組の磁石による横方向でのデフォーカスの作用を補う必要がある。従って、3組の永久磁石がビームに対して横の2つの方向での集束を同時に実現させ、ビームスポットを小さくすることができる。
電子収集ホルダ106と、
前記電子収集ホルダ106に可動に取り付けられ、駆動力の作用下で前記電子収集ホルダ106に沿って運動するように構成される電子収集装置101と、
前記電子収集装置101に接続され、運動に必要な前記駆動力を前記電子収集装置101に供給するように構成される第1駆動装置と、を備える。
電子収集ガイドレール107を含み、
前記電子収集装置101は、前記電子収集ガイドレール107に可動に取り付けられ、前記電子収集ガイドレール107に沿って少なくとも一次元運動を行うことができる。
前記可動ホルダは、前記可動ホルダの取付箇所に対して第1位置にある場合、前記電子収集装置101は、第1領域内で運動可能であり、
前記可動ホルダは、前記可動ホルダの取付箇所に対して第2位置にある場合、前記電子収集装置101は、第2領域内で運動可能である。
前記可動ホルダに接続され、前記可動ホルダのために駆動力を供給するように構成される第2駆動装置を更に備える。
サンプリングボックスは、前記シールド室内に位置し、前記電子収集装置101に接続され、前記第1信号を受信して前記第1信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための光信号形態の第2信号に変換するように構成され、
通信ボックス103は、前記シールド室外に位置し、光ファイバー105を介して前記サンプリングボックスに接続され、前記光ファイバー105を介して前記第2信号を受信し、前記第2信号を電気信号形態の第3信号に変換するように構成され、
コントローラ104は、前記シールド室外に位置し、前記通信ボックス103に接続され、前記第3信号を受信し、前記電子ビームに対する検出制御を実現するように構成される。
前記金属シールド壁に、前記光ファイバー105を通過させるための貫通孔が設けられる。
前記電子収集装置101に接続され、前記第1信号としての電流信号を受信し、前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路に接続され、アナログ信号としての前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタルアナログ変換器と、
前記デジタルアナログ変換器に接続され、前記デジタル信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための第3信号に変換するように構成されるサンプリングチップと、
前記サンプリングチップに接続され、前記第3信号を前記光信号形態の前記第2信号に変換するように構成される光電変換回路と、を備える。
本例は、照射加工業界に適用される電子ビーム集束装置である。該装置は、3組の永久磁石を備え、第1組の永久磁石の4つの磁極1から4は、ヨークIに固定される。ヨークIはガイドレールに固定される。その役割は、入射されたビームを横方向であるX方向で集束することである。第2組の永久磁石の4つの磁極5〜8は、ヨークIIに固定される。ヨークIIは、調整ネジ13から16によって、貫通孔17から20を通過するガイドレールに合わせって、該組の磁石の位置を前後に調整することができる。その役割は、入射されたビームを横方向であるY方向で集束することである。第3組の永久磁石の4つの磁極9〜12は、ヨークIIIに固定される。ヨークIIIは、調整ネジ13から16によって、貫通孔17から20を通過するガイドレールに合わせって、四極磁石の位置を前後に調整することができる。
電子ビーム加速器と共にシールド室内に位置し、電子ビーム加速器からの照射電子ビームの強度を検出して第1信号を得るように構成される電子収集装置101と、
前記シールド室内に位置し、前記電子収集装置101に接続され、前記第1信号を受信して前記第1信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための光信号形態の第2信号に変換するように構成されるサンプリングボックス102と、
前記シールド室外に位置し、光ファイバー105を介して前記サンプリングボックス102に接続され、前記光ファイバー105を介して前記第2信号を受信し、前記第2信号を電気信号形態の第3信号に変換するように構成される通信ボックス103と、
前記シールド室外に位置し、前記通信ボックス103に接続され、前記第3信号を受信し、前記電子ビームに対する検出制御を実現するように構成されるコントローラ104と、を備える。
前記金属シールド壁に、前記光ファイバー105を通過させるための貫通孔が設けられる。
前記電子収集装置101に接続され、前記第1信号としての電流信号を受信し、前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路に接続され、アナログ信号としての前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタルアナログ変換器と、
前記デジタルアナログ変換器に接続され、前記デジタル信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための第3信号に変換するように構成されるサンプリングチップと、
前記サンプリングチップに接続され、前記第3信号を前記光信号形態の前記第2信号に変換するように構成される光電変換回路と、を備える。
電子収集ホルダ106と、
前記電子収集装置101に接続され、前記電子収集装置101に駆動力を供給するように構成される駆動装置と、を更に備え、
前記電子収集装置101は、前記電子収集ホルダ106に取り付けられ、前記駆動力による駆動で、前記電子収集ホルダ106に基づいて運動することができる。
電子収集ガイドレール107を含み、
前記電子収集装置101は、前記電子収集ガイドレール107に可動に取り付けられ、前記電子収集ガイドレール107に沿って一次元運動を行うことができる。
ステッピングモータを含む駆動装置を更に備える。
前記電子収集ホルダが第1位置にある場合、前記電子収集装置101は、前記照射加工ラインの製品加工の加工位置に位置し、照射加工の電子ビームの強度を検出するように構成され、
前記電子収集ホルダが第2位置にある場合、前記電子収集装置101は、前記加工位置外に位置する。
(2)走査作業において、プローブの一次元走査運動を起動する。
(3)処理作業において、ローカルサンプリングボックスにより電気信号を処理し、デジタル信号に変換し、通信ボックスによりマンマシンインタラクション端末に伝送する。
(4)表示作業において、マンマシンインタラクション端末は、情報をディスプレイに表示する。
電子ビームを加速するように構成される加速器走査ボックスと、
反転ホルダと、
反転ホルダに接続され、前記反転ホルダに反転のための駆動力を提供するように構成される大トルク操舵装置と、
一次元ガイドレールであって、反転ホルダに設けられる電子収集ガイドレールの1種であり、電子収集装置を前記一次元ガイドレールに沿って一次元直線運動させる、前記一次元ガイドレールと、
一次元ガイドレールに可動に取り付けられる電子収集装置と、
電子収集装置の運動のための駆動装置の1種であり、自体の回転により電気エネルギーを機械的エネルギーに変換し、電子収集装置を運動させるように駆動するステッピングモータと、を備える。
Claims (16)
- 電子照射システムであって、
電子ビームを発射して加速するように構成される電子加速器と、
前記電子照射システムの後端に位置する電子ビーム集束装置と、を備え、
前記電子ビーム集束装置は、
前記電子ビームが通過するためのビーム通路を形成するビームガイドレールと、
前記ビームガイドレールに取り付けられ、且つ前記ビーム通路の異なる箇所に分布する2n+1個の磁極群であって、第n個の磁極群は、前記電子ビームを第1方向で集束するように構成され、第n+1個の磁極群は、前記電子ビームを第2方向で集束するように構成され、前記第2方向は、前記第1方向に垂直であり、nは正整数である、前記2n+1個の磁極群と、を備え、
前記2n+1個の磁極群の永久磁石は、ヨークリングを介して前記ビームガイドレールに取り付けられ、
前記ヨークリングは、複数のヨークを接続して構成されたものであり、隣接する2つのヨーク間の接続箇所は調整可能であり、前記ヨークリングによるリング径は調整可能であり、前記電子ビームが通過するためのビーム通路の横断面積が調整可能である、
電子照射システム。 - 前記2n+1個の磁極群は、
前記電子ビームを前記第1方向で一次集束するように構成される第1磁極群と、
前記電子ビームを前記第2方向で集束するように構成される第2磁極群と、
前記電子ビームを前記第1方向で二次集束するように構成される第3磁極群と、を備えることを特徴とする、
請求項1に記載のシステム。 - 前記2n+1個の磁極群のうちの少なくとも一部の磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、任意の隣接する2つの前記磁極群間のピッチは調整可能であることを特徴とする、
請求項1又は2に記載のシステム。 - 前記2n+1個の磁極群のうちの第2磁極群及び/又は前記第3磁極群は、前記ビームガイドレールに可動に取り付けられ、
前記第2磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第2磁極群と前記2n+1個の磁極群のうちの第1磁極群との第1ピッチは異なり、
及び/又は、
前記第3磁極群の前記ビームガイドレールにおける位置は異なり、前記第3磁極群と前記第2磁極群との第2ピッチは異なることを特徴とする、
請求項3に記載のシステム。 - 前記2n+1個の磁極群のうちの最初の磁極群と最後の磁極群とのピッチは異なり、前記ビーム通路における前記電子ビームのドリフト空間の長さは異なることを特徴とする、
請求項3に記載のシステム。 - 前記磁極群は、四極磁極群であることを特徴とする、
請求項1又は2に記載のシステム。 - 前記四極磁極群は、永久磁石からなることを特徴とする、
請求項6に記載のシステム。 - 前記永久磁石の材質は、ネオジウム鉄ボロンであることを特徴とする
請求項7に記載のシステム。 - 前記電子照射システムは、
前記電子ビームを検出するように構成される電子ビーム検出装置を更に備えることを特徴とする、
請求項1又は2に記載のシステム。 - 前記電子ビーム検出装置は、
電子ビーム加速器と共にシールド室内に位置し、電子ビーム加速器からの照射電子ビームの強度を検出して第1信号を得るように構成される電子収集装置と、
前記シールド室内に位置し、前記電子収集装置に接続され、前記第1信号を受信し、前記第1信号を、電子ビーム照射の均一度を表すための光信号形態の第2信号に変換するように構成されるサンプリングボックスと、
前記シールド室外に位置し、光ファイバーを介して前記サンプリングボックスに接続され、前記光ファイバーを介して前記第2信号を受信し、前記第2信号を電気信号形態の第3信号に変換するように構成される通信ボックスと、
前記シールド室外に位置し、前記通信ボックスに接続され、前記第3信号を受信し、前記電子ビームに対する検出制御を実現するように構成されるコントローラと、を備えることを特徴とする、
請求項9に記載のシステム。 - 前記通信ボックス及び前記コントローラは、制御室内に位置し、前記制御室と前記シールド室との間に、金属シールド壁が設けられ、
前記金属シールド壁に、前記光ファイバーを通過させるための貫通孔が設けられることを特徴とする、
請求項10に記載のシステム。 - 前記サンプリングボックスは、
前記電子収集装置に接続され、前記第1信号としての電流信号を受信し、前記電流信号を電圧信号に変換するように構成される電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路に接続され、アナログ信号としての前記電圧信号をデジタル信号に変換するように構成されるデジタルアナログ変換器と、
前記デジタルアナログ変換器に接続され、前記デジタル信号を、前記電子ビーム照射の均一度を表すための第3信号に変換するように構成されるサンプリングチップと、
前記サンプリングチップに接続され、前記第3信号を前記光信号形態の前記第2信号に変換するように構成される光電変換回路と、を備えることを特徴とする、
請求項10又は11に記載のシステム。 - 前記システムは、
電子収集ホルダと、
前記電子収集装置に接続され、前記電子収集装置に駆動力を供給するように構成される駆動装置と、を更に備え、
前記電子収集装置は、前記電子収集ホルダに取り付けられ、前記駆動力による駆動で、前記電子収集ホルダに基づいて運動することができることを特徴とする、
請求項10又は11に記載のシステム。 - 前記電子収集ホルダは、
電子収集ガイドレールを含み、
前記電子収集装置は、前記電子収集ガイドレールに可動に取り付けられ、前記電子収集ガイドレールに沿って一次元運動を行うことができることを特徴とする、
請求項13に記載のシステム。 - 前記システムは、
ステッピングモータを含む駆動装置を更に備えることを特徴とする、
請求項14に記載のシステム。 - 前記電子収集ホルダは、照射加工ラインの取付位置に可動に取り付けられ、
前記電子収集ホルダが第1位置にある場合、前記電子収集装置は、前記照射加工ラインの製品加工の加工位置に位置し、照射加工の電子ビームの強度を検出するように構成され、
前記電子収集ホルダが第2位置にある場合、前記電子収集装置は、前記加工位置外に位置することを特徴とする、
請求項15に記載のシステム。
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