JPH01246755A - 電子ビーム発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は差圧排気式電子ビーム発生装置の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

第３図は従来のこの種の電子ビーム発生装置の構成を模
式的に示したものである。同図において、ｌは主室であ
って、熱陰極（タングステンフィラメント）２と、該熱
陰極２が発生した電子（熱電子）を加速するリング状の
加速用陽極３を収納し、側部には、第１の真空排気ポン
プ５に連絡される排気口４が形成されている。６は第１
の非磁性体金属からなる金属筒であって、その一端は主
室１の陽極３側の底部に開口し、他端は副室（ダミー室
）８に開口８ａして電子ビーム通路（半径Ｒ１）７を形
成している。この第１の金属筒６の外側には第１の磁気
収束レンズ１）が配設されている。副室８は、その側部
に、第２の真空排気ポンプ１０に連絡される排気口９を
有している。

１２は非磁性体金属からなる第２の金属筒であって、そ
の一端は副室８の底部に開口８ｂＬ、他端は真空加工室
（溶解室や蒸着室）１５に開口１５ａして電子ビーム通
路（半径Ｒ２）１３を形成しており、その外側に第２の
磁気収束レンズ１４が配設されている。真空加工室１５
は溶解室や金属蒸着室等であって、第３の真空排気ポン
プ１７に連絡される排気口１６を有している。１８は偏
向コイル、Ｗは被加工物である。なお、熱陰極２の実効
半径をＲｅとした場合、Ｒｅ　＜　Ｒ１、Ｒｔである。

この構成においては、熱陰極２は図示しない加熱用電源
から電圧を印加されて電子（熱電子）ｅを発生し、発生
した熱電子ｅの群は、熱陰極２に対して正電位に維持さ
れている陽極３が作る電界により該陽極３に向かって加
速され、ビーム状となって陽極３内を通過し、第１の電
子ビーム通路７に入る。電子ビームＢはこの電子ビーム
通路７内で第１の収束レンズ１）による収束作用を受け
たのち、副室８を経て、電子ビーム通路１３に入り、こ
こで、第２の収束レンズ１４による収束作用を受けたの
ち、真空加工室１５内の被加工物Ｗに照射される。

この種の電子ビーム発生装置では、熱陰極２を収納する
主室ｌの真空度が、ｌＸｌ０−’程度以下になると、励
起した残存ガスや蒸発金属ガスの正イオンが障害となっ
て、所望の電子ビームを発生させることが困難になるが
、上記第３図の電子ビーム発生装置は、主室１の次段に
副室８を設け、この副室８内を第２の真空排気ポンプ１
０で真空引きするようにしているので、副室８の真空度
を真空加工室１５の真空度より高くすることができ、更
に、主室１を第１の真空排気ポンプ５で真空引きするの
で、副室８が無い場合に比し、主室１の真空度を高める
ことができるという利点がある。

ところで、この主室１と副室８との間、また副室８と真
空加工室１５との間に大きな差圧を持たせて、主室１に
高い真空度を持たせるためには、電子ビーム通路７の通
路面積、電子ビーム通路１３の通路面積を小さく、かつ
通路長を大きくする必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、金属溶解を目的とする電子ビーム発生装置に
おけるように、加速電圧を抑制して大きな陰極電流を流
すものでは、熱陰極実効表面積（実効半径Ｒｅ）が太き
（なるので、電子ビームＢのビーム径が大きくなり、必
然的に、電子ビーム通路７．１３の径ＲＩ、Ｒｔを大き
くせざるを得ない。勿論、電子ビーム通路７．１３の通
路長Ｌ１、Ｌ！を長（すれば、上記差圧を大きくするこ
とは可能であるが、装置の大形化を招き、また、磁気収
束レンズによる収束作用を受けた電子ビームＢはレンズ
焦点を通過すると、再び、拡散し始めるので、金属筒６
．１２の保護のために、上記通路長Ｌ＋　ＳＬｘには制
限があり、従って、上記従来装置では、主室１の真空度
を充分に高めることは難しいという問題があった。

この発明は上記問題を解消するためになされたもので、
装置の大形化を招くことなく主室の真空度を従来に比し
高め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。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、第１の金属筒が形
成する電子ビーム通路の径を、第１の金属筒が形成する
電子ビーム通路の径より小さく、かつ熱陰極の実効半径
と同等もしくはそれ以下としたものである。

〔作用〕

この発明では、第２の金属筒が形成する電子ビーム通路
の通路面積が第１の金属筒が形成する電子ビーム通路の
面積より小さいので、真空加工室側に対する副室側の差
圧を、従来に比し、高め、容易に主室の真空度を良好に
維持することができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示したもので、第２の金
属筒１２Ａが形成する電子ビーム通路１３Ａの半径（金
属筒１２Ａの実効半径）Ｒｚａが第１の金属筒６の実効
半径Ｒ３より小さく、かつ、熱陰極２の実効半径Ｒｅと
同等もしくはそれ以下である点において第３図の従来装
置とは相違する。他の構成は第３図のものと同じである
ので、同じ構成要素には同一符号を付しである。

上記実施例では、第２図に示す如く、第１の磁気収束レ
ンズ１）は、第２の金属筒１２Ａ内に、その焦点Ｏを結
ぶようにしてあり（ｆは焦点距離）、電子ビームＢは焦
点０に近づくに伴い収束されて、そのビーム径が小さく
なり、焦点Ｏを過ぎると、広がり始める。第２の金属筒
１２Ａは、焦点０から所定距離Ｌ３だけ副室８側に隔た
った部分（副室８の開口８ｂ）から、所定距離Ｌ４だけ
第２の磁気収束レンズ１４側へ隔たった部分（真空加工
室１５の開口１５ａ）まで伸びている。

このように、本実施例では、電子ビームＢの、第１の収
束レンズ１）による収束作用を最も強く受ける部分を含
む該部分の近傍部分が第２の金属筒１２Ａ内を電子ビー
ム通路１３Ａとして通過するので、電子ビーム通路１３
Ａの半径Ｒ２Ａを、電子ビーム通路７の半径Ｒ，より小
さい熱陰極２の実効半径Ｒｅと同等もしくはそれ以下に
することができる。

本実施例では、第２の金属筒１２Ａの実効半径Ｒ２Ａは
、従来の第２の金属筒１２の実効半径Ｒ２より大きいの
で、真空加工室１５に対する副室８の差圧を従来に比し
て高めることができ、第２の金属筒１２Ａは第１の金属
筒６の実効半径ＲＩより小さい実効半径を有しているの
で、主室１の真空度を、より高めることができる。

なお、上記実施例は、副室８が１つの場合であるが、複
数の副室を有する場合でも同様である。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明した通り、副室を挟んで該副室に開口
する２つの金属筒の電子ビーム下流側の金属筒が他方の
金属筒の実効半径と熱陰極の実効半径より小さい実効半
径を有する構成としたので、真空加工室側に対する主室
側の差圧を大幅に高めることができ、真空加工室側の真
空度が良くない場合でも、電子ビームを発生させること
が可能となり、従来に比し、装置の操業性、信顛性を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は上記実
施例における要部の拡大図、第３図は従来の電子ビーム
発生装置を示す構成図である。 １−主室、２−熱陰極、５．１０、−真空排気ポンプ、
６−・−第１の金属筒、７．１３Ａ−・電子ビーム通路
、１）・・−第１の収束レンズ、１２Ａ−第２の金属筒
、１４−・−第２の収束レンズ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱電子を発生する熱陰極と上記熱電子を加速する
   ための陽極を収納し、真空排気ポンプに連絡される排気
   口を有する主室と、真空排気ポンプに連絡される排気口
   を有する少なくとも１つの副室、電子ビームを上記主室
   から上記副室に導入する電子ビーム通路を形成する第１
   の金属筒、該第１の金属筒の周囲に配設された第１の収
   束レンズ、上記副室から他の室に電子ビームを導入する
   電子ビーム通路を形成する第２の金属筒および該第２の
   金属筒の周囲に配設された第２の収束レンズを有する差
   圧排気式電子ビーム発生装置において、上記第２の金属
   筒が形成する電子ビーム通路の通路面積が上記第１の金
   属筒が形成する電子ビーム通路の通路面積より小さく、
   上記第１の収束レンズが上記第２の金属筒内で焦点を結
   ぶことを特徴とする電子ビーム発生装置。
2. （２）上記第１の収束レンズが形成する電子ビーム通路
   の最小断面積が熱陰極の実効表面積より大きくないこと
   を特徴とする請求項１記載の電子ビーム発生装置。