JPH02201842A - 荷電粒子通路制限部材 - 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】 Ａ８発明の目的 （１）産業上の利用分野 本発明は、電子またはイオン等の荷電粒子の通路となる
ピンホールが形成された荷電粒子通路制限部材の製造方
法に関する。

前記荷電粒子通路制限部材は、たとえば、熱陰極放電管
または質量分析装置等で使用される。

（２）従来の技術 従来、前記荷電粒子通路制限部材を使用した熱陰極放電
管として、たとえば第９図に示すような重水素放電管が
知られている。

この重水素放電管は分光用光源として使用されるもので
、−側に窓０１を有するバルブ０２内には重水素（図示
せず）が充填されるとともに遮蔽ケース０３が収納され
ている。遮蔽ケース０３内には陰極０４、陽極０５、お
よびピンホール０６ａを形成された荷電粒子通路制限部
材０６が配置されている。

この重水素放電管は、陰極から出た電子が前記荷電粒子
通路制限部材０６のピンホール０６ａを通って陽極０５
に到達する際、重水素によって発光する。この重水素放
電管の連続スペクトル強度はピンホール０６ａの孔径の
２乗に反比例し電流（陽極に衝突する電子の量）に比例
する。したがって、電流を増やさずに輝度を向上させる
ためにはピンホール０６ａの孔径を小さくする必要があ
る。

（３）発明が解決しようとする課題 ところで、前記荷電粒子通路制限部材０６は、一般に、
Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔａ（タン
タル）等の高密度、高融点金属材料によって形成されて
いる。そして、このような荷電粒子通路制限部材にピン
ホールを形成する手段としては、機械加工、放電加工、
レーザビーム加工等の手段が考えられる。しかしながら
、（イ）放電加工では設備費が高く、また、加工に時間
が掛り過ぎる。

（０）従来のレー・ザビーム加工では加工材料の溶融物
や蒸発物が飛散してピンホールの上下の端部周縁に付着
、凝固する。その結果ピンホール孔径にバラツキが生じ
るので、所定の精度が得られない。

そこで、従来、前記荷電粒子通路制限部材のピンホール
は、ドリルを用いた機械加工により形成していた。この
ドリルを用いた機械加工により前述の高密度、高融点金
属材料製の荷電粒子通路制限部材にピンホールを形成す
る際、その板厚を１（ｆｉａ）、ピンホールの口径をｄ
（ｎ＋ｓ）とした場合、１／ｄを１以上にするのは実用
的でないとされている。これは、前記高密度、高融点金
属材料にその板厚以下の孔径のピンホールを形成しよう
とするとドリルが折れ易くなり作業効率が落ちるからで
ある。そこで、従来の荷電粒子通路制限部材のピンホー
ルの限界孔径ｄは下記（１）式を満たすように定められ
ている。

ｆ／ｄζ１−・−・・−一−−−−・−・・・・・−・
−・・−・−・−・−−−−−−−４１）ところが、前
述のように、重水素放電管では、輝度を向上させるため
にピンホール０６ａの孔径を小さくする必要がある。そ
こで、ピンホール０６ａの孔径ｄを小さくしようとする
と、前記（１）式により荷電粒子通路制限部材０６の厚
さを薄くしなければならない。

しかしながら、荷電粒子通路制限部材０６の厚さを薄く
すると、強度が減少するので、その薄型化には限度があ
る。

このため、従来の重水素放電管においては、その荷電粒
子通路制限部材０６の厚さｆｆｉ＃１ｍｍ、ピンホール
０６ａの孔径ｄζ１　ｍｍが一般的であった。

最近は、厚さｉ！ハ０．５〜・０，３価、ｄζ０．５Ｉ
の荷電粒子通路制限部材０６が登場してきたが、ピンホ
ール０６ａの形成を機械加工で行う技術ではこの孔径ｄ
　＝　０．５　ｍ程度が限度と考えられ−でいる。

ところで、前記重水素放電管においては、電子が通過す
るピンホール０６ａの出口側の口径の形状が明確（シャ
ープ）であれば入口側の口径が多少不明確であってもあ
まり問題ではない。また、質量分析計等においては、電
子またはイオンが通過するピンホールの入口側の口径の
形状が明確であれば出口側の口径が多少不明確であって
もあまり問題ではない。すなわら、荷電粒子通路制限部
材のピンホールは、荷電粒子が通過するピンホールの入
口側または出口側の少なくともいずれか一方を明確（シ
ャープ）に形成すれば、実用的な場合がある。

ところで、本発明者等は、レーザビームを用いて加工材
料にビンポールを形成する際、レーザビームが照射され
る加工材料の表面と反対側の面（背面）に、透明なビニ
ールテープ、塗料または水等のようなレーザビーム透過
材料から構成された加工用補助材を密着させて配置する
と１、実用可能なピンホールが容易に形成されることを
発見した。

本発明は、前述の事情および発見に鑑み、容易に形成で
きる実用的なピンホールを備えた荷電粒子通路制限部材
を提供することを課題とする。

Ｂ０発明の構成 （１）課題を解決するための手段 前記課題を解決する為に、本発明の荷電粒子通路制限部
材の製造方法は、レーザビーム透過材料製の加工補助材
を背面に密着させた状態で表面側からレーザビームを照
射して荷電粒子通過用のピンホールを形成することを特
徴とする。

（２）作　用 前述の本発明の荷電粒子通路制限部材の製造方法は、レ
ーザビーム透過材料製の加工補助材を背面に密着させた
状態で表面側からレーザビームを照射して荷電粒子通過
用のピンホールを形成するので、実用的なピンホールを
容易に形成することができる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第１Ａ図は本発明の荷電粒子通路制限部材の製造方法の
第１実施例によって製造される荷電粒子通路制限部材の
平面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のＩＢｉＢ線断面図、第２
図は第１Ｂ図の矢視■部分の拡大図、である。

荷電粒子通路制限部材１は前記第９図に示した重水素放
電管用のもので、その中央に膨出部１ａを有し、その中
央部にピンホール１ｂが形成されている。このピンホー
ル１ｂは後述のレーザ加工によって形成されたもので、
その上端開口縁にはその加工時に発生した溶融物の固ま
り１ｃが付着（第２図参照）している。しかしピンホー
ル１ｂの下端開口縁は付着物の無い正確な形状に形成さ
れている。

次に、前記荷電粒子通路制限部材１の製造方法の第１実
施例を第３，４図により説明する。

前記ピンホール１ｂが未だ形成されていない荷電粒子通
路制限部材１は、その膨出部１ａが下方に突出するよう
に支持されている。その下面（背面）には上方から集光
レンズ２を通って照射されるレーザビームＬが透過する
加工用補助材（たとえば、荷重粒子通路制限部材ｌから
容易に剥がれる透明なビニールテープ、塗料等）３が密
着して配置されている。前記集光レンズ２の焦点は前記
荷電粒子通路制限部材１の上面（表面）に一致させられ
ており、その近傍には加工時の酸化を防ぐため、Ａｒ等
のシールドガスを噴射するノズル４が配設されている。

この状態で荷電粒子通路制限部材１の上面（表面）から
レーザビームＬを照射すると、先ず、荷電粒子通路制限
部材１表面の一部が溶融して蒸発する。この現象は下方
に広がって、ピンホール１ｂが形成される。その際、前
記加工用補助材３は直接レーザビームしによって照射さ
れるが、その透過性のため殆ど溶融しない。したがって
第４図に示すように、ピンホール１ｂは、その下端に栓
をした状態で形成される。このため、ピンホール１ｂ内
部で生じた溶融物や蒸発物等はピンホールｌｂの下方へ
飛散することができず、全てピンホール１ｂの上方へ噴
出除去される。したがって、ピンホール１ｂ形成終了後
に前記加工用補助材３を除去すると、前記第２図に示す
ように下端周縁に溶融物の付着しない明確（シャープ）
なエンジのピンホール１ｂが得られる。

コノヒンホール１ｂは前記加工法によりその孔径ｄを板
厚２に比べて小さく形成することができるので、少ない
電流で輝度の高い重水素放電管を得ることができる。こ
のように電流量を少なくすることができるので、重水素
放電管の耐久性を向上させることができる。また、同時
に、相対的にスペクトル強度が向上するため、より分布
の安定なスペクトルが得られる。

次に、前記荷電粒子通路制限部材１の製造方法の第２実
施例を第５Ａ〜５０図により説明する。

この第２実施例の説明において前記第１実施例の構成要
素と対応する構成要素には同一の符号を付して重複する
詳細な説明は省略する。

第５Ａ図において、荷電粒子通路制限部材ｌの表面はレ
ーザビームＬを吸収する表面被覆材５（たとえば、黒色
のビニールテープまたは塗料等）により被覆されている
つこの状態でレーザビームＬを照射してピンホール１ｂ
を形成したとき、ピンホール１ｂから上方に飛散した蒸
発物、溶融物は第５Ｂ図に示すように表面被覆材５の表
面に付着する。

したがって、ピンホール１ｂ形成後に前記表面被覆材５
を除去すると、第５Ｃ図に示すように、表面の汚れの少
ない荷電粒子通路制限部材１が得られる。

第６Ａ図〜第８Ｂ図は荷電粒子通路制限部材ｌに対する
レーザビームＬの焦点の位置により、ピンホール１ｂの
形状が異なることを説明するための図である。そして、
第６Ａ、７Ａおよび８Ａ図は荷電粒子通路制限部材ｌに
対するレーザビームＬの焦点の位置を示す図で、第６Ｂ
、７Ｂおよび８Ｂ図は形成されるピンホール１ｂの形状
を示す図である。

第６Ａ、６Ｂ図に示すように、レーザビームＬの焦点を
荷電粒子通路制限部材１の表面に一致させた場合には、
ピンホール１ｂの形状は略ストレートになる。

第７Ａ、７Ｂ図に示すように、レーザビームＬの焦点を
荷電粒子通路制限部材１の背面（下面）に一致させた場
合には、ピンホール１ｂの形状は最初は先細りで、最後
に末拡がりになる。

第８Ａ、８Ｂ図に示すように、レーザビームＬの焦点を
荷電粒子通路制限部材１の表面（上面）の手前に配置し
た場合には、ピンホール１ｂの形状は先細りになる。

前述の第６Ａ図〜第８Ａ図から分かるように、ピンホー
ル１ｂはレーザビームＬの位置を調節することにより種
々の形状とすることができるので、荷電粒子通路制限部
材１の用途に応じて適当な形状のピンホール１ｂを容易
に形成することができる。

以上、本発明による荷電粒子通路制限部材の製造方法の
実施例を詳述したが、本発明は、前述の実施例に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明を
逸脱することなく、種々の変更を行なうことが可能であ
る。

例えば、荷電粒子通路制限部材ｌの膨出部１ａにピンホ
ール１ｂを形成する際、その用途に応じ、膨出部１ａの
凹面側からピンホール１ｂを形成する代わりに凸面側か
ら形成することも可能である。

また、荷電粒子通路制限部材１は膨出部１ａの形成され
た部材の代わりに平板状の部材とすることも可能である
。

Ｃ１発明の効果 前述の本発明の荷電粒子通路制限部材の製造方法は、レ
ーザビーム透過材料製の加工補助材を背面に密着させた
状態で表面側からレーザビームを照射して荷電粒子通過
用のビンホ・−ルを形成するので、実用的なピンホール
を短時間で容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の荷電粒子通路制限部材の製造方法の
第１実施例によって製造される荷電粒子通路制限部材の
平面図、第１Ｂ図は第１図のＩＢＩＢ線断面図、第２図
は第１Ｂ図の矢視■部分の拡大図、第３図は本発明の製
造方法の第１実施例の説明図、第４図は同第１実施例の
製造過程の説明図、第５Ａ図は本発明の製造方法の第２
実施例の説明図、第５Ｂ図は同第２実施例の製造過程の
説明図、第５Ｃ図は同第２実施例で製造される荷電粒子
通路制限部材の要部の断面図、第６Ａ。 ７Ａおよび８Ａ図は荷電粒子通路制限部材に対するレー
ザビームＬの焦点の位置を示す図、第６Ｂ。 ７Ｂおよび８Ｂ図はそれぞれ前記第６Ａ、７Ａおよび８
Ａ図の状態で形成されるピンホールの形状を示す図、第
９図は従来技術の説明図、である。 Ｌ・・・レーザビーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザビーム透過材料製の加工補助材を背面に密着させ
   た状態で表面側からレーザビームを照射して荷電粒子通
   過用のピンホールを形成する荷電粒子通路制限部材の製
   造方法。