JPH05205678A - リニア電子銃 - Google Patents
リニア電子銃Info
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- JPH05205678A JPH05205678A JP4010909A JP1090992A JPH05205678A JP H05205678 A JPH05205678 A JP H05205678A JP 4010909 A JP4010909 A JP 4010909A JP 1090992 A JP1090992 A JP 1090992A JP H05205678 A JPH05205678 A JP H05205678A
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- linear electron
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Landscapes
- Discharge Heating (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 平行ビームが容易に得られるとともにカソー
ド温度を下げられしかも高い組立精度が得られるリニア
電子銃を提供する。 【構成】 平板状のＬａＢ6 カソード２と、Ｗ等のカソ
ード加熱用フィラメント４と、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁碍子
５と、Ｗ等のケース３とからリニアカソードブロック１
を形成し、前記カソード２は一側面部のみから熱電子１
３を放出するようその周囲が前記ケース３に囲繞され、
また前記フィラメント４は前記カソード２を挾む２本の
平行線状ワイヤ４ａ，４ｂで構成され、これら両ワイヤ
４ａ，４ｂは互いに逆方向に通電し得るよう前記カソー
ド２の両端部に位置して結合されるとともに給電が前記
カソード２の中央部で行われるようフィラメント端子４
ｃを前記カソード２の他側面側に設けた。
ド温度を下げられしかも高い組立精度が得られるリニア
電子銃を提供する。 【構成】 平板状のＬａＢ6 カソード２と、Ｗ等のカソ
ード加熱用フィラメント４と、Ａｌ2 Ｏ3 等の絶縁碍子
５と、Ｗ等のケース３とからリニアカソードブロック１
を形成し、前記カソード２は一側面部のみから熱電子１
３を放出するようその周囲が前記ケース３に囲繞され、
また前記フィラメント４は前記カソード２を挾む２本の
平行線状ワイヤ４ａ，４ｂで構成され、これら両ワイヤ
４ａ，４ｂは互いに逆方向に通電し得るよう前記カソー
ド２の両端部に位置して結合されるとともに給電が前記
カソード２の中央部で行われるようフィラメント端子４
ｃを前記カソード２の他側面側に設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中で金属蒸気等を
発生させる装置の熱源として用いられるリニア電子銃に
関する。
発生させる装置の熱源として用いられるリニア電子銃に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図４及び図５に従来のリニア電子銃の構
造図及びこれを用いた真空蒸着装置の構造図を示す。図
示のように、リニア電子銃２１は、Ｗ（タングステン）
等の高融点金属からなる角柱状のカソード２２と、この
カソード２２を加熱するためのカソード加熱用フィラメ
ント２３と、カソード２２から熱電子１３を引き出すた
めの冷却水穴１２付きのアノード１１と、前記熱電子１
３の出力及び集光性を制御するためのグリッド１０とか
ら構成される。
造図及びこれを用いた真空蒸着装置の構造図を示す。図
示のように、リニア電子銃２１は、Ｗ（タングステン）
等の高融点金属からなる角柱状のカソード２２と、この
カソード２２を加熱するためのカソード加熱用フィラメ
ント２３と、カソード２２から熱電子１３を引き出すた
めの冷却水穴１２付きのアノード１１と、前記熱電子１
３の出力及び集光性を制御するためのグリッド１０とか
ら構成される。
【０００３】そして、前記カソード２２は、電子銃電源
２０のフィラメント電源２６から直流又は交流電力が供
給されるカソード加熱用フィラメント２３の熱伝導や輻
射により、さらにはカソード２２とカソード加熱用フィ
ラメント２３の間に設けたボンバード電源２７の電子衝
撃加熱により、必要な放射電流密度が得られる温度まで
加熱される。
２０のフィラメント電源２６から直流又は交流電力が供
給されるカソード加熱用フィラメント２３の熱伝導や輻
射により、さらにはカソード２２とカソード加熱用フィ
ラメント２３の間に設けたボンバード電源２７の電子衝
撃加熱により、必要な放射電流密度が得られる温度まで
加熱される。
【０００４】この状態で、加速電源２４によりアノード
１１に、カソード２２に対して正の高電圧を印加する
と、カソード２２から熱電子１３が引き出され、この時
の電子の量や軌道はグリッド電源２５により負に印加さ
れたグリッド１０により制御される。
１１に、カソード２２に対して正の高電圧を印加する
と、カソード２２から熱電子１３が引き出され、この時
の電子の量や軌道はグリッド電源２５により負に印加さ
れたグリッド１０により制御される。
【０００５】ここで、熱電子１３はカソード表面のゼロ
ボルト面からすべて引き出されるため、カソード２２の
角部や上，下両面から出た熱電子の軌道は前面から出た
熱電子の軌道と挙動が大きく異なる。
ボルト面からすべて引き出されるため、カソード２２の
角部や上，下両面から出た熱電子の軌道は前面から出た
熱電子の軌道と挙動が大きく異なる。
【０００６】このような熱電子１３をヘルムホルツコイ
ル等による均一磁場１４により２７０°偏向及び集光
し、水冷銅るつぼ１６中のターゲット（蒸発源）１５に
電子ビームとして照射し、これによりターゲット１５が
溶融蒸発して得られた蒸気１８を被蒸着物１７に蒸着さ
せるのである。
ル等による均一磁場１４により２７０°偏向及び集光
し、水冷銅るつぼ１６中のターゲット（蒸発源）１５に
電子ビームとして照射し、これによりターゲット１５が
溶融蒸発して得られた蒸気１８を被蒸着物１７に蒸着さ
せるのである。
【０００７】なお、図中６はスライドプレート、７はス
ライドピンであり、これらがカソード２２の熱膨張吸収
機構を構成する。また、３０は真空容器におけるビーム
通過スリットである。
ライドピンであり、これらがカソード２２の熱膨張吸収
機構を構成する。また、３０は真空容器におけるビーム
通過スリットである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな真空蒸着装置において、効率よく真空蒸着を行うた
めには、るつぼ中のターゲット表面に電子ビームを集光
して照射する必要がある。
うな真空蒸着装置において、効率よく真空蒸着を行うた
めには、るつぼ中のターゲット表面に電子ビームを集光
して照射する必要がある。
【０００９】ところが、従来のリニア電子銃では、熱電
子がカソード表面のゼロボルト面からすべて引き出され
ることから、平行ビームを得ることが容易でなく、２７
０°偏向位置で所定のビーム幅以下にビームを集光する
ことが困難であった。
子がカソード表面のゼロボルト面からすべて引き出され
ることから、平行ビームを得ることが容易でなく、２７
０°偏向位置で所定のビーム幅以下にビームを集光する
ことが困難であった。
【００１０】また、平行ビームを得る条件は非常に狭い
条件のため、電極間隔等を高精度に組み立てる必要があ
り、再現性に課題があった。
条件のため、電極間隔等を高精度に組み立てる必要があ
り、再現性に課題があった。
【００１１】さらに、Ｗ等をカソードに用いる場合、２
７００Ｋ程度に温度を昇温する必要があるため、熱変形
発生、冷却方法の点からも課題が多かった。
７００Ｋ程度に温度を昇温する必要があるため、熱変形
発生、冷却方法の点からも課題が多かった。
【００１２】そこで、本発明の目的は、平行ビームが容
易に得られるとともにカソード温度を下げられしかも高
い組立精度が得られるリニア電子銃を提供することにあ
る。
易に得られるとともにカソード温度を下げられしかも高
い組立精度が得られるリニア電子銃を提供することにあ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の、本発明の構成は、真空中で金属等を蒸発させる装置
に用いる直線状電子ビームを得るためのリニア電子銃に
おいて、低温電子放出材料製の平板状のカソードと、高
融点金属製のカソード加熱用フィラメントと、これらを
絶縁保持する高温絶縁物及び仕事関数の大きい高融点金
属製ケースとを有し、前記カソードは一側面部のみから
電子を放出するようその周囲が前記ケースに囲繞され、
また前記フィラメントは前記カソードを挾む２本の平行
線状ワイヤで構成され、これら両ワイヤは互いに逆方向
に通電し得るよう前記カソードの両端部に位置して結合
されるとともに給電が前記カソードの中央部で行われる
ようフィラメント端子を前記カソードの他側面側に設け
たことを特徴とする。
の、本発明の構成は、真空中で金属等を蒸発させる装置
に用いる直線状電子ビームを得るためのリニア電子銃に
おいて、低温電子放出材料製の平板状のカソードと、高
融点金属製のカソード加熱用フィラメントと、これらを
絶縁保持する高温絶縁物及び仕事関数の大きい高融点金
属製ケースとを有し、前記カソードは一側面部のみから
電子を放出するようその周囲が前記ケースに囲繞され、
また前記フィラメントは前記カソードを挾む２本の平行
線状ワイヤで構成され、これら両ワイヤは互いに逆方向
に通電し得るよう前記カソードの両端部に位置して結合
されるとともに給電が前記カソードの中央部で行われる
ようフィラメント端子を前記カソードの他側面側に設け
たことを特徴とする。
【００１４】
【作用】前記構成によれば、低温でかつ一側面部のみか
ら熱電子が放出されるので、無冷却で容易に平行ビーム
が得られる。また、この際カソードは逆方向に通電され
る２本の平行線状ワイヤで加熱されるので、カソードの
電子放出面ではカソード加熱用フィラメント電流の作る
磁界が打ち消され、ビーム偏向は生じない。
ら熱電子が放出されるので、無冷却で容易に平行ビーム
が得られる。また、この際カソードは逆方向に通電され
る２本の平行線状ワイヤで加熱されるので、カソードの
電子放出面ではカソード加熱用フィラメント電流の作る
磁界が打ち消され、ビーム偏向は生じない。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。図１は本発明の第１実施例に係るリニア電子銃
の構造図、図２は本リニア電子銃を用いた真空蒸着装置
の構造図である。なお、図１及び図２において、図４及
び図５と同一部材には同一符号を付して重複する説明は
省略する。
明する。図１は本発明の第１実施例に係るリニア電子銃
の構造図、図２は本リニア電子銃を用いた真空蒸着装置
の構造図である。なお、図１及び図２において、図４及
び図５と同一部材には同一符号を付して重複する説明は
省略する。
【００１６】図示のように、真空容器１９の内部は、ビ
ーム通過スリット３０付きの仕切壁３１により蒸発室２
８と電子銃室２９とに隔成され、その中の電子銃室２９
にリニア電子銃２１が設置される。
ーム通過スリット３０付きの仕切壁３１により蒸発室２
８と電子銃室２９とに隔成され、その中の電子銃室２９
にリニア電子銃２１が設置される。
【００１７】前記リニア電子銃２１は、リニアカソード
ブロック１とグリッド１０とアノード１１と前記リニア
カソードブロック１を線接触で支持する三角柱部材８と
絶縁碍子９とから構成される。
ブロック１とグリッド１０とアノード１１と前記リニア
カソードブロック１を線接触で支持する三角柱部材８と
絶縁碍子９とから構成される。
【００１８】そして、前記リニアカソードブロック１
は、低温電子放出材料のＬａＢ6 （六ホウ化ランタン）
製の長尺な平板状のカソード２と、Ｗ（タングステン）
等の高融点金属製のカソード加熱用フィラメント４と、
これらを絶縁保持するＡｌ2 Ｏ 3 （酸化アルミニウ
ム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）及びＢＮ（ボロンナ
イトライド）製等の絶縁碍子５及びＷ（タングステ
ン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）等の高融点
金属製のケース３とからなる。
は、低温電子放出材料のＬａＢ6 （六ホウ化ランタン）
製の長尺な平板状のカソード２と、Ｗ（タングステン）
等の高融点金属製のカソード加熱用フィラメント４と、
これらを絶縁保持するＡｌ2 Ｏ 3 （酸化アルミニウ
ム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）及びＢＮ（ボロンナ
イトライド）製等の絶縁碍子５及びＷ（タングステ
ン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）等の高融点
金属製のケース３とからなる。
【００１９】また、前記カソード２は、一側面部のみか
ら熱電子１３を放出するようその周囲が前記ケース３に
囲繞されている。
ら熱電子１３を放出するようその周囲が前記ケース３に
囲繞されている。
【００２０】さらに、前記カソード加熱用フィラメント
４は、前記カソード２を上下から挾むよう配線された２
本の平行線状ワイヤ４ａ，４ｂで構成される。そして、
両ワイヤ４ａ，４ｂは互いに逆方向に通電するために前
記カソード２の両端部に位置して結合されるとともに、
給電が前記カソード２の中央部で行われるようフィラメ
ント端子４ｃを前記カソード２の他側面に設けている。
４は、前記カソード２を上下から挾むよう配線された２
本の平行線状ワイヤ４ａ，４ｂで構成される。そして、
両ワイヤ４ａ，４ｂは互いに逆方向に通電するために前
記カソード２の両端部に位置して結合されるとともに、
給電が前記カソード２の中央部で行われるようフィラメ
ント端子４ｃを前記カソード２の他側面に設けている。
【００２１】なお、図１中３１はカソード２とケース３
を機械的に締結するピンである。
を機械的に締結するピンである。
【００２２】このように構成されるため、アノード１１
に加速電源２４から、カソード２に対して正の高電圧が
印加されると、カソード２から熱電子１３が引き出さ
れ、この熱電子１３が均一磁場１４により２７０°偏向
及び集光されて水冷銅つるぼ１６中のターゲット１５に
電子ビームとして照射され、これにより蒸気１８を得て
被蒸着物１７に成膜することは従前通りである。また、
この際、グリッド１０はグリッド電源２５により負の電
圧が印加され、熱電子１３の量や集光性（ターゲット１
５上でのビーム幅）を制御することも従前通りである。
に加速電源２４から、カソード２に対して正の高電圧が
印加されると、カソード２から熱電子１３が引き出さ
れ、この熱電子１３が均一磁場１４により２７０°偏向
及び集光されて水冷銅つるぼ１６中のターゲット１５に
電子ビームとして照射され、これにより蒸気１８を得て
被蒸着物１７に成膜することは従前通りである。また、
この際、グリッド１０はグリッド電源２５により負の電
圧が印加され、熱電子１３の量や集光性（ターゲット１
５上でのビーム幅）を制御することも従前通りである。
【００２３】ここで、本実施例では、カソード２の一側
面部のみから熱電子１３が放出されるため、平行ビーム
が得やすく、２７０°偏向位置での集光性が向上される
とともに、ビーム軌道途中でビーム幅が拡がらないため
ビーム通過スリット３０のスリット幅を狭くでき、差動
排気効率が向上する。
面部のみから熱電子１３が放出されるため、平行ビーム
が得やすく、２７０°偏向位置での集光性が向上される
とともに、ビーム軌道途中でビーム幅が拡がらないため
ビーム通過スリット３０のスリット幅を狭くでき、差動
排気効率が向上する。
【００２４】また、カソード２を２本の平行線状ワイヤ
４ａ，４ｂで熱伝導加熱するため、カソード２の電子放
出面では、カソード加熱用フィラメント電流の作る磁界
が打ち消され、ビーム偏向は生じない。
４ａ，４ｂで熱伝導加熱するため、カソード２の電子放
出面では、カソード加熱用フィラメント電流の作る磁界
が打ち消され、ビーム偏向は生じない。
【００２５】また、カソード２とカソード加熱用フィラ
メント４との距離が短かいため、熱効率や熱応答性が良
く、延てはカソード温度によるビーム電流制御の安定性
が良くなる。
メント４との距離が短かいため、熱効率や熱応答性が良
く、延てはカソード温度によるビーム電流制御の安定性
が良くなる。
【００２６】図３は本発明の第２実施例に係るリニア電
子銃の構造図である。これは、線状電子ビームを長さ方
向に重ね合せて連続した長尺な電子ビームを得るため
に、リニアカソードブロック１、グリッド１０及びアノ
ード１１に所定の曲率Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 を持たせ、放射
状に熱電子１３を引き出し、るつぼ面でカソード長以上
の電子ビームを得るようにした例であり、カソードの電
子放出面が円弧状である以外は先の実施例と同様であ
る。
子銃の構造図である。これは、線状電子ビームを長さ方
向に重ね合せて連続した長尺な電子ビームを得るため
に、リニアカソードブロック１、グリッド１０及びアノ
ード１１に所定の曲率Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 を持たせ、放射
状に熱電子１３を引き出し、るつぼ面でカソード長以上
の電子ビームを得るようにした例であり、カソードの電
子放出面が円弧状である以外は先の実施例と同様であ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、下
記のような効果が得られる。 （１）２７０°等偏向位置でのビーム幅が小さく、蒸発
効率を向上させることが可能となり、低コストな蒸着等
が可能となる。 （２）カソード温度を従来より約１０００℃低下させる
ことが可能となり、熱変形が少なく、また電子銃を無冷
却することが可能となり、電子銃及び付帯設備の簡粗化
ひいては設備コスト低減化がはかれる。 （３）カソード及びカソード加熱用フィラメントが一体
となり、組立精度に起因するカソード温度の不均一から
生じる出力密度の不均一性がなくなる。
記のような効果が得られる。 （１）２７０°等偏向位置でのビーム幅が小さく、蒸発
効率を向上させることが可能となり、低コストな蒸着等
が可能となる。 （２）カソード温度を従来より約１０００℃低下させる
ことが可能となり、熱変形が少なく、また電子銃を無冷
却することが可能となり、電子銃及び付帯設備の簡粗化
ひいては設備コスト低減化がはかれる。 （３）カソード及びカソード加熱用フィラメントが一体
となり、組立精度に起因するカソード温度の不均一から
生じる出力密度の不均一性がなくなる。
【図１】本発明の第１実施例に係るリニア電子銃の構造
図である。
図である。
【図２】同じく真空蒸着装置の構造図である。
【図３】本発明の第２実施例に係るリニア電子銃の構造
図である。
図である。
【図４】従来例に係るリニア電子銃の構造図である。
【図５】同じく真空蒸着装置の構造図である。
１ リニアカソードブロック ２ カソード ３ ケース ４ カソード加熱用フィラメント ４ａ，４ｂ 平行線状ワイヤ ４ｃ フィラメント端子 ５ 絶縁碍子 １０ グリッド １１ アノード ２１ リニア電子銃
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今野 茂生 東京都昭島市武蔵野三丁目１番２号 日本 電子株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 真空中で金属等を蒸発させる装置に用い
る直線状電子ビームを得るためのリニア電子銃におい
て、低温電子放出材料製の平板状のカソードと、高融点
金属製のカソード加熱用フィラメントと、これらを絶縁
保持する高温絶縁物及び仕事関数の大きい高融点金属製
ケースとを有し、前記カソードは一側面部のみから電子
を放出するようその周囲が前記ケースに囲繞され、また
前記フィラメントは前記カソードを挾む２本の平行線状
ワイヤで構成され、これら両ワイヤは互いに逆方向に通
電し得るよう前記カソードの両端部に位置して結合され
るとともに給電が前記カソードの中央部で行われるよう
フィラメント端子を前記カソードの他側面側に設けたこ
とを特徴とするリニア電子銃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4010909A JPH05205678A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | リニア電子銃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4010909A JPH05205678A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | リニア電子銃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05205678A true JPH05205678A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=11763416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4010909A Pending JPH05205678A (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | リニア電子銃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05205678A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000058049A1 (en) | 1999-03-30 | 2000-10-05 | Tfi Telemark | Arc-free electron gun |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP4010909A patent/JPH05205678A/ja active Pending
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