JPH0524616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明は電子ビーム発生装置、第１座標軸に沿
うビームの直線偏向のための長く拡がる平行極板
を有する第１磁界偏向系および第１座標軸に対し
垂直の第２座標軸に沿うビーム偏向のための第２
磁界偏向系ならびに蒸発すべき材料を収容するた
めの長く拡がる蒸発ルツボを有する電子ビーム蒸
発装置に関する。

従来の技術： 電子ビームはほぼ無慣性に偏向することがで
き、電気ビームの衝突点または焦点は平面または
曲面上で一定に動かすことができる。電子ビーム
はＸ−Ｙ座標軸系内で動かしうるともいえる。テ
レビ装置の映像管はこのようなビーム偏向のもつ
とも顕著な例の１つである。

しかし偏向した電子ビームを工業的製造過程に
使用することも公知である。たとえばほぼ上位概
念の蒸発装置に相当するもちろん円形の蒸発ルツ
ボを有する電子ビーム蒸発装置が西独特許第
2047138号公報によつて公知である。しかし同じ
文献からビーム偏向によつて電子ビームの集束状
態したがつて衝突位置における出力密度が不所望
に変化されることも公知である。公知手段は偏向
パターンの補正によらずに滞留時間のみによつて
この効果を補償することを目的としている。ビー
ム衝突位置における集束状態の変化はルツボ中心
からの距離の増大とともに大きくなるので、公知
手段は長く拡がる蒸発ルツボすなわち長さが幅よ
り少なくとも３倍大きいルツボには好結果をもつ
て使用することができない。

西独公開特許第2812285号によつて前記概念の
電子ビーム蒸発装置が公知であり、この場合２つ
の磁界偏向系の協力作用によつて電子ビームを一
定の線形パターン内で長く拡がる蒸発ルツボの表
面にわたつて案内することができる。この場合蒸
発ルツボの全長を加熱しうるように、それぞれ蒸
発ルツボの半分を加熱する２つの電子ビーム発生
装置を備えなければならない。基材はこの場合つ
ねに蒸発ルツボの上にあり、連続的に回転され
る。蒸発ルツボ内の浴表面の走査周波数はこの場
合比較的重要でない。というのは基材が蒸気流中
に十分長く滞在し、基材を多数回回転する場合、
被覆の十分な均一性を達成しうるからである。

もう１つの問題は現在１通過で被覆する1000mm
までの幅のプラスチツクな帯またはシートを被覆
する際生ずる。ルツボ全長を１つだけの電子ビー
ムで照射するため大きい偏向角が必要である。通
過する帯の長さ方向における層厚変動を避けるた
め、所定の帯速度で電子ビームの最小の偏向周波
数が決定される。公知の電子ビーム蒸発装置によ
ればしかし帯の走行方向と直角方向に十分均一な
層厚分布を達成することはできない。それは電子
ビームの集束状態が大きい偏向角では許容外に変
化するからである。さらに蒸発材料の表面上を電
子ビームを案内する偏向パターンは著しく歪み、
この歪みは同様帯の走行方向と直角の層厚分布の
均一性に有害な影響をおよぼす。

発明が解決しようとする問題点： 本発明の目的は集束状態が大きい偏向角の場合
にも維持され、偏向パターンが、ルツボ全長にわ
たる均一な蒸気発生に必要な蒸発材料内のエネル
ギー分布を達成しうるように、補正される前記概
念の電子ビーム蒸発装置を得ることである。

問題点を解決するための手段： この目的は前記電子ビーム蒸発装置において本
発明により (a) 第２磁界偏向系が２つの平行する非金属コイ
ルコアを有し、このコアが第１偏向系の極板と
平行に走り、かつこの系の下に設置され、 (b) 各コイルにコイルコアの単位長さ当り同じ巻
回数の第１コイルおよび (c) コイルコアの単位長さ当りコイルコアの両端
の方向へ増大する巻回数の第２コイルが配置さ
れている ことによつて解決される。

この場合第２コイルを円錐コイルとして形成す
るのがとくに有利であり、これによつてコイルコ
アの単位長さ当りの巻回数はコアの中心から両端
に向つて直線的に増大する。

作 用： 本発明による第２磁界偏向系は補正系であり、
これによつて電子ビームの集束状態したがつて偏
向パターンを次のとおり制御することができる： １ 電子ビームの直線偏向はルツボ面内で偏向運
動の中心点を中心に回転することができる。

２ 電子ビームの偏向は糸巻形またはたる形歪の
際、歪を除去して直線化することができる。

３ 電子ビームは偏向方向に対し垂直にずらすこ
とができ、偏向にワーブリングと称する周期的
横振動を重畳することさえできる。ワーブリン
グによつていわゆるオートフオーカシングによ
り過大になりうる電子ビームのエネルギー密度
を低下することができる。エネルギー密度が過
大な場合蒸発過程の間に不所望の飛散が生ず
る。

本発明の他の有利な作用および変化可能性は以
下に説明する第７〜１４図により明らかである。

他の有利な実施例は特許請求の範囲第２〜５項
に記載される。

実施例： 本発明の実施例およびその種々の使用可能性を
図面により説明する。

第２図にはたとえば西独特許第1248175号明細
書に記載されるような常用電子ビーム発生装置１
の下部が示される。ビーム案内管２の下端にビー
ム出口孔３がある。系の幾何学的軸したがつてビ
ーム通路は鎖線４で示される。ビーム出口孔３の
両側に２つのポールシユー５が面対称に存在し、
このシユーは本発明による偏向系の一部ではな
く、付加的に配置される。このシユーはたとえば
電子ビーム発生装置１を蒸発ルツボ６（第１図）
の上に横にずらして配置しうるように、電子ビー
ムを約25°の角度偏向するためはのみ使用される。
この手段はビーム案内管２へ場合により蒸気が浸
入するのを防ぐために役立つ。この場合動的ビー
ム偏向とは何も関係がないあらかじめ調節した永
久的ビーム偏向であり、本発明は動的ビーム偏向
の制御に関する。ビーム出口孔３の下に長く拡が
る２つの平行の極板８を有する第１磁界偏向系７
が配置され、第２図には前方の極板のみが見え
る。２つの極板は第２図の紙面と平行に走り、す
でにポールシユー５によつて偏向された電子ビー
ムに対し対称的間隔を有する。電子ビームを第１
偏向系７により偏向しうる偏向角αは破線９で示
される。

さらに第１偏向系７の下に第２磁界偏向系１０
があり、この系は第２図には見えないコイルコア
１１を要し、このコアは極板８と平行に２つの極
板８の対称面でもある中心面に対し対称に配置さ
れる。第２図には第２磁界偏向系１０のケーシン
グ１２の前面のみが見える。他の詳細は第５およ
び６図で説明する。

第１図には第２図と同じ部分は同じ参照番号で
示される。２つの極板８が互いに平行にかつ紙面
と垂直に、太い鎖線１３によつて示した中心ビー
ム通路の両側に対称的に配置されていることが明
らかである。さらに第２磁界偏向系１０のケーシ
ング１２が同様紙面に対し垂直に走り、またはそ
の縦軸したがつてコイルコアの縦軸が極板８の対
称面でもある対称面と平行に走ることが明らかで
ある。線１３もこの対称面内にある。

ビーム通路の端部に長く拡がる蒸発ルツボ６が
あり、その縦軸は紙面に対し垂直に走る。蒸発器
の対称軸Ｅ−Ｅは細い鎖線で示される。

第１磁界偏向系の構造を第３および４図により
詳細に説明する。

極板８はそれぞれ１つの２重壁１４を有し、こ
れによつて２つの接続口１６から冷却液（水）を
導くことができる。各壁の外面は扁平な直方体に
相当し、２つの壁１４はケーシング１５と結合す
る。壁１４およびケーシング１５内にＵ形に接合
したフエライトからなる３つの板１７または１８
が配置される。板１８は極板のヨークを形成し、
これに２分割した磁石コイル１９が配置される。

磁石コイル１９に交流を送ると、極板８の間に
相当する周波数の交番磁場が発生する。それによ
つて電子ビームは極板と平行に偏向される。ビー
ム通路は理想的場合極板間の対称面内にある破線
２０によつて示される。電子ビームの中心位置は
円２１で示される。磁化電流の供給は多極プラグ
結合２２によつて行われるけれど、これは常用構
造のものなので詳細には説明しない。２つの２重
壁１４は磁束線が妨げられず透過するように非磁
性材料（ニツケルクロム銅）からなる。

第５および６図には第２磁界偏向系１０の半分
が示される。この第２偏向系の以下に詳述する部
分は既述の中空円筒ケーシング１２内に収容さ
れ、このケーシングも冷却液貫流のため同様２重
壁に形成される。接続口２３は第６図にのみ示さ
れる。ケーシング１２の２重壁は自由端が板２４
によつて永久的に閉鎖され、他端に設けたリング
フランジ２５に取りはずし可能のふた２６がねじ
結合される。板２４とふた２６の間にコイルコア
１１が支持され、このコアにコイルコア１１の単
位長さ当り同じ巻回数の第１コイル２７で配置さ
れる。このコイルは図面にはＸ印で明示される。
それぞれのコイルは線形コイルまたは円筒コイル
とも称することができる。ケーシング１２は内外
が気密に閉鎖され、すなわちガス、水および水蒸
気または他の液体の通過は阻止される。

この第１コイル２７上に第２コイル２８が配置
され、このコイルは第１コイルの中心からコイル
コア１１の両端に向つてコイルコアの単位長さ当
り増大する巻回数を有する。もつもと簡単な場合
第２コイル２８は円錐コイルとして形成した２つ
のコイル半分からなり、すなわちこのコイルの外
側巻線の包絡面はそれぞれ円錐面である。

コイルコア１１は織物または紙の挿入体を有す
るロツドまたは管状の絶縁材料からなる。このよ
うな材料はPertinaxの商標で市販される。コイ
ル組合せができるだけ高い限界周波数を達成する
ため鉄心を有しないことが重要である。本発明に
よるコイル装置は全長にわたつて電子ビーム通過
範囲に特定の励磁電流による負荷に応じて円筒軸
と平行に完全に一定の漏洩磁界を発生し、その変
化法および作用は以下に詳細に説明する。第１コ
イル２７の端部および第２コイル２８の２つのコ
イル半分の内側および外側端部はいずれも多極プ
ラグ結合２９に通じるけれど、これは技術水準な
ので詳述しない。

コイルコア１１の縦軸がケーシング１２の軸Ａ
−Ａに対し偏心配置されていることが明らかであ
る。第２偏向系１０のいつしよになる２つの半分
を組立てる際、２つのコイルコア１１がビーム通
路の両側に互いにできるだけ近くにあるように行
われる。ケーシング１２の互いに最近接する円筒
母線の距離はビーム運動および直径によつてあら
かじめ与えられる。

第７〜１４図には長く拡がる蒸発ルツボ６の平
面図が示され、この中に一般に溶解した蒸発材料
が存在し、この材料を電子ビームによつて加熱
し、蒸発させる。

第７図には記入した２重矢印によつて電子銃の
場合に求められる偏向パターンが示される。この
ような偏向パターンを得るため磁石コイル１９
（第３および４図）は適当な周波数の交流電圧で
制御される。電子ビームの衝突点（焦点）はこの
場合蒸発器の紙面に対し垂直に走る対称面内の直
線に沿つて動く。

第８図には中央の実線の２重矢印により第７図
と同じ偏向パターンが示される。２つの第１コイ
ル２７（線形コイル）に直流電圧を印加すると、
電流方向に応じて破線で示す２重矢印の１つの方
向に偏向パターンが平行摺動する。平行摺動の大
きさはこの場合励磁電流の強さに依存する。

第９図は第１コイル２７（線形コイル）に蒸発
ルツボ６の長さ方向のビーム運動のための偏向周
波数より大きい周波数の交流電圧を印加する際第
７図の偏向パターンの変化を示す。偏向パターン
はこの場合破線で示すサイン曲線に相当する。こ
のような偏向過程は“ワーブリング”と称され
る。

第１０図は第２コイル２８の互いに隣接する半
分の組ごとに、第２コイル２８の互いに隣接する
他の半分の組に反対方向の直流を流す場合、第７
図による初めの偏向パターンの変化を示す。初め
の直線偏向パターンは直線に留まるけれど、蒸発
ルツボ６の中心点Ｍを中心に一定角度回転する。
このような手段はたとえば偏向パターンが初め蒸
発ルツボ６の側縁と平行に走らず、最適の蒸発の
ため平行方向に調節したい場合有利である。

第１１図には第２コイルの互いに隣接する半分
の組およびこのコイルの同様互いに隣接する他の
半分の組に同方向の直流を流す場合、第７図の初
めの直線的偏向パターンの変化を示す。このよう
な手段により偏向パターンは蒸発ルツボ６の中心
Ｍで縦方向に折れる。このような手段はたとえば
偏向パターンが第７図に示すような直線的経過を
有さず、歪んでいる場合に使用される。適当な第
２コイル２８の回路および電流供給により適当な
歪み除去を実施することができる。

状態はさらに第２コイル２８の適当な巻線パタ
ーンによつて制御することができる。第１２図は
初めの偏向パターンが彎曲した経過（実線の２重
矢印）を有する場合を示す。第１１図と同様第２
コイルの適当な電流供給によりコイルコアの単位
長さ当りの巻線密度の適当な分布とともに、第１
２図に破線で示すように偏向パターンの直線化を
達成することができる。この方法で完全な歪除去
が可能である。

偏向パターンの前記制御法は個々にも組合せで
も使用することができ、すなわち種々の偏向パタ
ーンの重畳によつて蒸発材料の表面にほぼすべて
の偏向パターンをつくることができる。

マイクロプロセツサによる磁石コイル１９の制
御と関連して第１３図による電子ビームの点状衝
突位置の列をつくることもでき、その際３２また
は６４までの種々の衝突点を蒸発材料の表面上に
案内することができる。第１コイル２７および第
２コイル２８による磁界の適当な重畳によつて
個々の点の位置を制御し、または補正することが
できる。電子ビームの位置および個々の位置の滞
留時間もほぼ自由にプログラムすることができ
る。それによつて層厚均一性を制御する一定のエ
ネルギー分布を同様プログラムすることができ
る。

第１４図はこのような方法を示し、この場合第
１偏向系７の磁石コイル１９および第２偏向系１
０の第１コイル２７は同期的に制御される。それ
によつて電子ビームの衝突点の位置は２次元的に
決定される。すべての可能な位置の形がこの方法
で達成され、第１４図による初めの歪んだビーム
位置を点ごとに歪み除去することは容易に可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸発ルツボを有する電子ビーム発生装
置の縦断面図、第２図は第１および第２偏向系を
有する電子ビーム発生装置の第１図Ｘ方向の斜視
図、第３図は第１偏向系の一部の水平断面図、第
４図は第３図偏向系の２つの平行極板の垂直断面
図、第５図は第２偏向系の半分の垂直断面図、第
６図は第５図偏向系の平面図、第７図〜第１４図
は電子ビームの種々の偏向パターンの図である。 １……電子ビーム発生装置、２……ビーム案内
管、３……ビーム出口孔、５……ポールシユー、
６……蒸発ルツボ、７……第１磁界偏向系、８…
…極板、１０……第２磁界偏向系、１７，１８…
…ヨーク、１９……磁石 コイル、２７……線形
コイル、２８……円錐コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子ビーム発生装置、第１座標軸に沿うビー
   ムの直線偏向のための長く拡がる平行極板を有す
   る第１磁界偏向系および第１座標軸に対し垂直の
   第２座標軸に沿うビーム偏向のための第２磁界偏
   向系ならびに蒸発すべき材料を収容するための長
   く拡がる蒸発ルツボを有する電子ビーム蒸発装置
   において、 (a) 第２磁界偏向系１０が平行する２つの非金属
   コイルコア１１を有し、このコアが第１偏向系
   ７の極板８と平行に走り、かつ第１偏向系の下
   に配置され、 (b) 各コイルコア１１にコイルコアの単位長さ当
   り同じ巻回数の第１コイルおよび (c) コイルコアの単位長さ当りコイルコア１１の
   両端に向つて巻回数が増大する第２コイル２８
   が配置されている ことを特徴とする電子ビーム蒸発装置。 ２ 第２コイル２８が円錐コイルとして形成され
   ている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 第２偏向系１０のコイル２７，２８が２重壁
   の閉鎖したケーシング１２内に配置され、このケ
   ーシングがビーム通路の両側を走つている特許請
   求の範囲第１項記載の装置。 ４ ケーシング１２が円筒形に形成され、その軸
   Ａ−Ａが第１偏向系７の極板８と平行に走る特許
   請求の範囲第３項記載の装置。 ５ コイルコア１１がケーシング１２内に偏心し
   て固定されている特許請求の範囲第３項記載の装
   置。