JPH05228652A - 電子ビームの照射方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子ビームを照射するに当たってビームの焦
点をより正確に調整する。 【構成】 電子銃から射出した電子ビームを基板に照射
してその表面改質う行うに当たり、予め、処理に供すべ
き基板と同一レベルに、結晶粒を｛１００｝面に強く集
積させた照射面をもつタングステンのプレート又はブロ
ックを配置して、該プレート又はブロックに向けて電子
ビームを照射してビームの焦点を調整し、この焦点を保
持して基板に対して電子ビームを照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属などの基板上に
高電圧・低電流で発生させた電子ビームを規則正しくト
ッド状、あるいは線状に照射して、その表面改質を行う
場合に有利な電子ビーム照射方法に関し、とくに電子ビ
ームの焦点をより正確に調整しよとするものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、金属や合金の材料表面に向けて高
電圧・低電流で発生させた電子ビームをドット状あるい
は線状に照射することによりこれら金属材料や合金材料
の表面近傍域の改質を行い、新しい機能を付加した材料
を開発しようとする試みが盛んになってきた。金属や合
金材料の表面改質を施すための手段としては、電子ビー
ムを照射する他に、レーザ照射、プラズマ照射あるいは
メカニカルな手法などがあるが、とくに電子ビーム照射
では、高真空を利用しなければならない不利はあるもの
の、照射面積が上掲の手法に比較して小さくてよく、し
かも照射対象物の厚さ方向へビームを深く侵入させるこ
とができること、また、電子ビームの走査、揺動が容易
で照射作業の高速化が可能であり大型の工業材料に適用
できること、さらに熱効率が良いなど多数の利点があ
り、機能材料として例えば方向性けい素鋼板を対象とし
た表面改質においては上記の電子ビーム照射は極めて有
効な手段であった。

【０００３】電子ビームの照射技術を採用するに当たっ
ては、大量生産される鋼板に対して連続的な処理を可能
とする、エァ−トゥ−エァ方式による高速連続式真空装
置やビームの径が小さくかつビームの侵入深さが深い電
子ビームを射出することができる装置などが必要であっ
て、この点に関しては特開昭64-65265号公報や特開平２
−118022号公報のようにすでに多数の提案が見られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電子ビーム照射技術においては、その他にもビームの照
射精度や処理時間の短縮化が求められるところ、そのた
めの装置や方法については未だ充分なものが得られてい
ないのが現状であった。

【０００５】この発明の目的は、電子ビームを基板に照
射してその表面改質を行う際に、ビームの焦点をより正
確に調整できる電子ビーム照射方法を提案するところに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】電子ビームを照射する場
合のビームの焦点調整は、通常、予め用意しておいたタ
ングステンのブロックまたはプレートにビームを照射す
べき基板と同一レベルになるように配置し電子ビームを
これに当ててその際の輝度に基づいて行っているが、ビ
ームの焦点はそれを調整するための条件が微妙に変化す
れば、鋼板等の基板に対するビームの照射強度も異なる
こととなり基板の特性に重大な影響を与えるおそれがあ
る。とくに、60KV以上の高電圧で、5.0 mA以下の小電流
によって発生させた、ビーム径が1.0 mm以下になる細く
絞った電子ビームを照射する場合には、照射を開始する
際のビームの焦点調整が極めて重要となる。この発明
は、特定の集合組織を有する改良されたタングステンの
プレートまたはブロックを用いて、電子ビームの焦点を
調整することによって初期した目的を有利に達成したも
のである。すなわち、この発明は、電子銃から射出した
電子ビームを基板に照射してその表面改質を行うに当た
り、予め、処理に供すべき基板と同一レベルに、結晶粒
を｛１００｝面に強く集積させた照射面をもつタングス
テンのプレート又はブロックを配置して、該プレート又
はブロックに向けて電子ビームを照射してビームの焦点
を調整し、この焦点に保持して基板に対して電子ビーム
を照射することを特徴とする電子ビームの照射方法であ
り、上記タングステンのプレートまたはブロックは、Ｘ
線回折による (110)＋(211) ／ (200)の強度比で４以下
になるものがとくに望ましい。

【０００７】

【作用】図１は、この発明を実施するのに用いて好適な
電子ビーム照射装置の構成を示したものであって、図に
おける番号１は真空槽を形成するケーシングであって、
このケーシング１は排気口１ａ, １ｂを有する。また、
２は電子ビームＢを射出する電子銃であって、この電子
銃２は高圧インシュレータ２ａと電子を放出するフィラ
メント２ｂとこのフィラメント２ｂから放出された電子
を加速するための陽極２ｃおよび電子ビーム発生部を常
に真空に維持するのためコラム弁２ｄからなる。３は電
子銃２より射出した電子ビームＢを収束するための収束
コイル、４は収束させた電子ビームＢの進行方向を変化
させ基板Ｋの所定領域への照射を担う偏向コイルであ
る。

【０００８】電子ビームの焦点調整は、照射強度を決定
する重要な作業であって、とくに、高点圧・低電流によ
る、径の細い電子ビームを使用する場合には高い精度が
要求されることは前述した通りである。この発明では、
電子ビームの焦点調整に用いるタングステンのプレート
またはブロックとして、電子ビームを照射する面におい
て結晶粒を｛１００｝面に高度に集積させ、かつその集
合組織はＸ線回折による (110)＋(211) ／(200) の強度
比で４以下になるものを使用し、これを基板Ｋと同一レ
ベルに配置して電子ビームの焦点を調整するものであっ
て、これによれば、電子ビームを照射した際にその反射
が強くなるため激しく光る、すなわち照射輝度を高める
ことができるので、ばらつきの少ない正確な焦点調整が
可能となり、従って、基板Ｋに所望の電子ビームを照射
することができる。

【０００９】図２に、集合組織の異なる数種類のタング
ステンブロックを用いてビームの焦点調整を行ったの
ち、けい素鋼板に対して電子ビームを照射 (150KV,0.7m
A,鋼板の幅方向に沿って照射, 長手方向における照射間
隔６mm) した際の各けい素鋼板の鉄損 (Ｗ_17/50)の改善
状況を示し、また図３、図４に、図２中の (Ａ) および
(Ｂ) 点に示したブロックのＸ線回折の結果を示すが、
上掲図２より、タングステンブロックのＸ線回折による
(110)＋(211) ／（200)の強度比が４以下になるもので
は、けい素鋼板の特性が極めて安定化するのが明らかで
ある。

【００１０】

【実施例】上掲図１に示した構成になる装置を適用して
電子ビームを照射すべく、まず、（110)＋(211) ／(20
0) が2.5 になるタングステンブロックにてビームの焦
点を調整し、この焦点に保持して一方向性けい素鋼板に
対しその幅方向に沿って電子ビームを照射 (150KV,0.6m
A,長手方向における照射間隔５mm) し、該鋼板の鉄損の
向上度ΔＷ (＝Ｗ−Ｗ₁,図２参照) を調査した。その結
果、ΔＷは0.13Ｗ／kgであり、けい素鋼板の処理領域の
すべてについて安定した値が得られことが確かめられ
た。

【００１１】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、電子ビーム
を照射するに当たって、該ビームの焦点をより一層正確
なものとすることができ、したがって基板の表面改質を
行う場合に品質の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するのに用いて好適な装置の構
成説明図である。

【図２】けい素鋼板に電子ビームを照射して鉄損向上度
ΔＷを調査した結果を示したグラフである。

【図３】Ｘ線回折結果を示した図である。

【図４】Ｘ線回折結果を示した図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 電子銃 2a 高圧インシュレータ 2b フィラメント 2c 陽極 2d コラム弁 ３ 収束コイル ４ 偏向コイル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子銃から射出した電子ビームを基板に
   照射してその表面改質を行うに当たり、 予め、処理に供すべき基板と同一レベルに、結晶粒を
   ｛１００｝面に強く集積させた照射面をもつタングステ
   ンのプレート又はブロックを配置して、該プレート又は
   ブロックに向けて電子ビームを照射してビームの焦点を
   調整し、この焦点に保持して基板に対して電子ビームを
   照射することを特徴とする電子ビームの照射方法。
2. 【請求項２】 タングステンのプレートまたはブロック
   は、Ｘ線回折による(110)＋(211) ／(200) の強度比で
   ４以下になる請求項１記載の照射方法。