JPH0223973B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0223973B2 JPH0223973B2 JP55103890A JP10389080A JPH0223973B2 JP H0223973 B2 JPH0223973 B2 JP H0223973B2 JP 55103890 A JP55103890 A JP 55103890A JP 10389080 A JP10389080 A JP 10389080A JP H0223973 B2 JPH0223973 B2 JP H0223973B2
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- Japan
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- accelerating
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- bias
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Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 13
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
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- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は荷電粒子、例えばイオン、電子などを
高電圧にて加速し、この加速された荷電粒子を被
加工物に照射して加工を行う荷電粒子ビーム加工
装置に関するものである。
高電圧にて加速し、この加速された荷電粒子を被
加工物に照射して加工を行う荷電粒子ビーム加工
装置に関するものである。
従来の技術
従来この種荷電粒子ビーム加工装置は荷電粒子
発生源、例えば加熱された陰極と、これから取出
された荷電粒子に所要の運動エネルギーを付与す
るための加速電源、荷電粒子の総量を制御するた
めのバイアス電源回路およびこれらによつて生成
された荷電粒子を所要の範囲に集束させて細いビ
ームとするための集束電源とから構成されてい
る。
発生源、例えば加熱された陰極と、これから取出
された荷電粒子に所要の運動エネルギーを付与す
るための加速電源、荷電粒子の総量を制御するた
めのバイアス電源回路およびこれらによつて生成
された荷電粒子を所要の範囲に集束させて細いビ
ームとするための集束電源とから構成されてい
る。
第１図はこのようにして構成された荷電粒子ビ
ーム加工装置の一つである電子ビーム加工装置の
例を模式的に示した接続図である。同図において
１は熱電子放出のためのフイラメントからなる陰
極であり、フイラメント加熱用電源６から電力が
供給される。
ーム加工装置の一つである電子ビーム加工装置の
例を模式的に示した接続図である。同図において
１は熱電子放出のためのフイラメントからなる陰
極であり、フイラメント加熱用電源６から電力が
供給される。
２はウエーネルト電極とよばれる制御電極であ
り、バイアス電源７により所定の制御電圧が印加
される。３は陽極であり、被加工物５とともに加
速電源８に接続されている。また４は図示を省略
したビーム集束用電源から電流が供給される集束
コイルであり、陰極１から引出されて加速電源８
にて加速された電子ビーム９を被加工物５に対し
て所定の位置に焦点を結ばせる。
り、バイアス電源７により所定の制御電圧が印加
される。３は陽極であり、被加工物５とともに加
速電源８に接続されている。また４は図示を省略
したビーム集束用電源から電流が供給される集束
コイルであり、陰極１から引出されて加速電源８
にて加速された電子ビーム９を被加工物５に対し
て所定の位置に焦点を結ばせる。
発明が解決しようとする問題点
同図のような装置において、加速電源８は一般
に電子ビーム９に対する供給エネルギーをできる
だけ一定に保つ必要性から、高度に安定化されか
つリツプル含有率の低い直流電源が用いられてい
た。しかもこの直流電源は通常数十キロボルトな
いし百数十キロボルトの高電圧が要求されるの
で、このような高電圧でしかも安定性の高い直流
電源は非常に複雑で大型かつ高価な装置となるば
かりでなく回路の複雑さから故障の発生が多かつ
た。
に電子ビーム９に対する供給エネルギーをできる
だけ一定に保つ必要性から、高度に安定化されか
つリツプル含有率の低い直流電源が用いられてい
た。しかもこの直流電源は通常数十キロボルトな
いし百数十キロボルトの高電圧が要求されるの
で、このような高電圧でしかも安定性の高い直流
電源は非常に複雑で大型かつ高価な装置となるば
かりでなく回路の複雑さから故障の発生が多かつ
た。
実施例
本発明は上記従来装置の問題点を第１図の加速
用電源８として交流電源を用いることにより解決
したものであり、本発明のようにすることにより
構造が簡単で安価な装置が得られるものである。
用電源８として交流電源を用いることにより解決
したものであり、本発明のようにすることにより
構造が簡単で安価な装置が得られるものである。
第１図の装置において、加速電源８を交流電源
としたときの動作を第２図とともに説明する。第
２図ａはバイアス電源７に直流電源を用いたとき
の例を示す。第２図においてeaは加速電源の出力
電圧、egはバイアス電源の出力電圧、ibはビーム
電流を示す。図のようにバイアス電源７の出力が
直流の場合は、加速電源８の出力電圧が陰極が負
電位となる半波の期間においてバイアス電源７の
出力電圧egの値によつて定まる時刻t1、からt2の
間中だけ電子ビーム９が被加工物５に照射され
る。加速電圧が逆の極性となる期間はビーム電流
は停止する。このビーム電流がバイアス電源７の
出力電圧egおよびフイラメント加熱電流の値によ
り制御されることは従来の装置と同じである。バ
イアス電圧egを直流電圧とするときは加速電圧が
陰極側が負となる半波においても、バイアス電圧
の値によつて導通期間が狭くなりパルス状となる
傾向が助長される。このビーム電流がパルス状と
なる現象は厚板の溶接においては溶融巾が狭くな
り溶接部の強度向上に効果があるなど有利な点も
あるが、逆に使用目的によつては、できるだけビ
ームの導通期間を長くしたい場合もある。この場
合はバイアス電圧egとして加速電圧と同期した交
流電圧とすれば第２図ｂに示すように有効な半波
の全期間にわたつてビームを発生させ、これを調
整することができる。またビーム電流をできるだ
け一定値に保つにはバイアス電圧egとして直流電
圧と加速電圧eaと同じ波形の交流電圧との重畳し
た電圧とすれば、第２図ｃに示すように平担なビ
ーム電流が得られる。さらにこのバイアス電源eg
を位相制御された交流電圧とし、加速電圧の位相
に対してこれを調整するときは第２図ｄに示すよ
うにビーム電流を任意の導通期間だけ低下させる
ことができる。したがつてバイアス電圧を加速電
圧の函数とすることにより任意の波形および電流
値を得ることができる。
としたときの動作を第２図とともに説明する。第
２図ａはバイアス電源７に直流電源を用いたとき
の例を示す。第２図においてeaは加速電源の出力
電圧、egはバイアス電源の出力電圧、ibはビーム
電流を示す。図のようにバイアス電源７の出力が
直流の場合は、加速電源８の出力電圧が陰極が負
電位となる半波の期間においてバイアス電源７の
出力電圧egの値によつて定まる時刻t1、からt2の
間中だけ電子ビーム９が被加工物５に照射され
る。加速電圧が逆の極性となる期間はビーム電流
は停止する。このビーム電流がバイアス電源７の
出力電圧egおよびフイラメント加熱電流の値によ
り制御されることは従来の装置と同じである。バ
イアス電圧egを直流電圧とするときは加速電圧が
陰極側が負となる半波においても、バイアス電圧
の値によつて導通期間が狭くなりパルス状となる
傾向が助長される。このビーム電流がパルス状と
なる現象は厚板の溶接においては溶融巾が狭くな
り溶接部の強度向上に効果があるなど有利な点も
あるが、逆に使用目的によつては、できるだけビ
ームの導通期間を長くしたい場合もある。この場
合はバイアス電圧egとして加速電圧と同期した交
流電圧とすれば第２図ｂに示すように有効な半波
の全期間にわたつてビームを発生させ、これを調
整することができる。またビーム電流をできるだ
け一定値に保つにはバイアス電圧egとして直流電
圧と加速電圧eaと同じ波形の交流電圧との重畳し
た電圧とすれば、第２図ｃに示すように平担なビ
ーム電流が得られる。さらにこのバイアス電源eg
を位相制御された交流電圧とし、加速電圧の位相
に対してこれを調整するときは第２図ｄに示すよ
うにビーム電流を任意の導通期間だけ低下させる
ことができる。したがつてバイアス電圧を加速電
圧の函数とすることにより任意の波形および電流
値を得ることができる。
一方ビーム集束コイル４に流す電流を一定の直
流電流としたときは、加速電圧の値により焦点位
置が変化することが知られている。そして本発明
のように交流電圧を加速電圧に用いると、この焦
点距離が交流電圧の瞬時値に同期して常時変化す
ることになる。この現象は被加工物の板厚方向
（即ちビーム方向）に一種の断続加熱効果を顕し
て有利に作用することもあるが、一般には焦点距
離は一定であることが望ましいことが多い。そし
てこの焦点距離は加速電圧の1/2乗に比例した電
流を集速コイルに供給することにより一定とし得
ることが知られている。そこで本発明において
は、前述のバイアス電圧の改良に加えて加速電圧
の変化にかかわらず焦点位置を一定にするために
ビーム集束用電源として、加速電圧と略同一位相
でかつ加速電圧の1/2乗に比例した電流を出力す
る電源を用い、これによつて集束コイルを駆動す
ることによつて焦点距離の変動を防止したもので
ある。
流電流としたときは、加速電圧の値により焦点位
置が変化することが知られている。そして本発明
のように交流電圧を加速電圧に用いると、この焦
点距離が交流電圧の瞬時値に同期して常時変化す
ることになる。この現象は被加工物の板厚方向
（即ちビーム方向）に一種の断続加熱効果を顕し
て有利に作用することもあるが、一般には焦点距
離は一定であることが望ましいことが多い。そし
てこの焦点距離は加速電圧の1/2乗に比例した電
流を集速コイルに供給することにより一定とし得
ることが知られている。そこで本発明において
は、前述のバイアス電圧の改良に加えて加速電圧
の変化にかかわらず焦点位置を一定にするために
ビーム集束用電源として、加速電圧と略同一位相
でかつ加速電圧の1/2乗に比例した電流を出力す
る電源を用い、これによつて集束コイルを駆動す
ることによつて焦点距離の変動を防止したもので
ある。
第３図は本発明を実施する装置の接続図であ
り、同図において１ないし６および９は第１図と
同様の機能を有する。１１は２次巻線S1，S2，S3
を備えた変圧器であり、第１の２次巻線S1は陰極
と陽極３および被加工物５に接続される高圧の加
速電源となる。第２の２次巻線S2は変換回路１２
を経て集束コイル４に集束電流を供給する。この
２次巻線S2と変換回路１２は集束電源を構成して
いる。第３の２次巻線S3の出力は函数器１３を経
て陰極１および制御電極２に接続され、この２次
巻線S3および函数器１３はバイアス電源を構成す
る。
り、同図において１ないし６および９は第１図と
同様の機能を有する。１１は２次巻線S1，S2，S3
を備えた変圧器であり、第１の２次巻線S1は陰極
と陽極３および被加工物５に接続される高圧の加
速電源となる。第２の２次巻線S2は変換回路１２
を経て集束コイル４に集束電流を供給する。この
２次巻線S2と変換回路１２は集束電源を構成して
いる。第３の２次巻線S3の出力は函数器１３を経
て陰極１および制御電極２に接続され、この２次
巻線S3および函数器１３はバイアス電源を構成す
る。
第３図の装置において函数器１３を単なる減衰
器とすれば第２図ｂのようなビーム電流が得ら
れ、調整可能な直流電圧と二次巻線S3の出力電圧
の半波とを合算して総合出力を得るものとすれば
第２図ｃのような波高値が略一定なビーム電流が
得られる。また函数器１３に位相制御器を加え、
二次巻線S3の出力の半波を位相制御して直流電圧
と合算してバイアス電圧とすれば第２図ｄに示す
ように電流波形を変化させたビーム電流が得られ
る。
器とすれば第２図ｂのようなビーム電流が得ら
れ、調整可能な直流電圧と二次巻線S3の出力電圧
の半波とを合算して総合出力を得るものとすれば
第２図ｃのような波高値が略一定なビーム電流が
得られる。また函数器１３に位相制御器を加え、
二次巻線S3の出力の半波を位相制御して直流電圧
と合算してバイアス電圧とすれば第２図ｄに示す
ように電流波形を変化させたビーム電流が得られ
る。
また変換回路１２は二次巻線S2の出力電圧の平
方根に比例した出力電流を得る演算回路とすれば
常にビームの焦点距離を一定とすることができ
る。
方根に比例した出力電流を得る演算回路とすれば
常にビームの焦点距離を一定とすることができ
る。
上記各実施例において交流電源は商用電源を用
いるのが製作上容易であるが、この交流電源は商
用電源に限るものではなく、これより低周波ある
いは高周波でもよく、さらには正弦波以外の波形
を用いてもよいことはもちろんである。
いるのが製作上容易であるが、この交流電源は商
用電源に限るものではなく、これより低周波ある
いは高周波でもよく、さらには正弦波以外の波形
を用いてもよいことはもちろんである。
発明の効果
以上のように本発明においては、加速電源に交
流電源を用いたので高価で複雑な直流電源を用意
することが不要となり、装置が極端に安価とな
る。また集束電源として加速電圧の平方根に比例
した電流を出力する電源とするとによつて加速電
圧の瞬時値の変化にかかわらず常に焦点位置を一
定にすることができ、さらに加速電圧に対応した
バイアス電源を用いることによつてビーム電流を
任意の値および波形にすることができる。
流電源を用いたので高価で複雑な直流電源を用意
することが不要となり、装置が極端に安価とな
る。また集束電源として加速電圧の平方根に比例
した電流を出力する電源とするとによつて加速電
圧の瞬時値の変化にかかわらず常に焦点位置を一
定にすることができ、さらに加速電圧に対応した
バイアス電源を用いることによつてビーム電流を
任意の値および波形にすることができる。
第１図は本発明の対象の一つである電子ビーム
加工装置の構造を示す接続図、第２図は本発明の
装置により得られるビーム電流波形の例、第３図
は本発明の実施例を示す接続図である。 １……陰極、２……制御電極、３……陽極、４
……集束コイル、５……被加工物、７……バイア
ス電源、８……加速電源。
加工装置の構造を示す接続図、第２図は本発明の
装置により得られるビーム電流波形の例、第３図
は本発明の実施例を示す接続図である。 １……陰極、２……制御電極、３……陽極、４
……集束コイル、５……被加工物、７……バイア
ス電源、８……加速電源。
Claims (1)
- １ 荷電粒子を高電圧にて加速し被加工物に照射
して加工を行う荷電粒子ビーム加工装置におい
て、交流電力を出力する加速電源と、加速電源の
出力瞬時値の平方根に比例した電流を出力するビ
ーム集束用電源と、加速電源の出力瞬時値の函数
となる電圧を出力するバイアス電源とを具備した
荷電粒子ビーム加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10389080A JPS5728686A (en) | 1980-07-28 | 1980-07-28 | Working apparatus by charged particle beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10389080A JPS5728686A (en) | 1980-07-28 | 1980-07-28 | Working apparatus by charged particle beam |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5728686A JPS5728686A (en) | 1982-02-16 |
| JPH0223973B2 true JPH0223973B2 (ja) | 1990-05-28 |
Family
ID=14366015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10389080A Granted JPS5728686A (en) | 1980-07-28 | 1980-07-28 | Working apparatus by charged particle beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5728686A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58188043A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-02 | Inoue Japax Res Inc | ビ−ム加工装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4913424A (ja) * | 1972-06-02 | 1974-02-05 |
-
1980
- 1980-07-28 JP JP10389080A patent/JPS5728686A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4913424A (ja) * | 1972-06-02 | 1974-02-05 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5728686A (en) | 1982-02-16 |
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