JPH05813B2 - - Google Patents
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- JPH05813B2 JPH05813B2 JP59028779A JP2877984A JPH05813B2 JP H05813 B2 JPH05813 B2 JP H05813B2 JP 59028779 A JP59028779 A JP 59028779A JP 2877984 A JP2877984 A JP 2877984A JP H05813 B2 JPH05813 B2 JP H05813B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/21—Means for adjusting the focus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/02—Control circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、電子ビーム加工機において、被加工
物の加工前に行う電子ビームの焦点位置検出・調
整方法に関するものである。
物の加工前に行う電子ビームの焦点位置検出・調
整方法に関するものである。
従来の電子ビーム加工機の焦点位置検出・調整
方法としては、被加工物又はこれに代るタングス
テン、銅などのブロツクに電子ビームを照射し、
これによつて生ずる溶融池を目視するかあるいは
直接電子ビームを目視しつつ集束レンズの電流を
調整する方法が一般的である。しかしながらこの
ような方法では、作業者による焦点位置判断の個
人差が生ずるという不都合がある。
方法としては、被加工物又はこれに代るタングス
テン、銅などのブロツクに電子ビームを照射し、
これによつて生ずる溶融池を目視するかあるいは
直接電子ビームを目視しつつ集束レンズの電流を
調整する方法が一般的である。しかしながらこの
ような方法では、作業者による焦点位置判断の個
人差が生ずるという不都合がある。
特に、溶接作業においては、電子ビームの焦点
位置が溶け込み形状に大きく影響する。第１図な
いし第３図には、この電子ビームの焦点位置と溶
け込み形状とが示されている。第１図ないし第３
図のＡには、電子ビームの焦点位置が各々示され
ており、Ｂには、溶け込み形状が各々示されてい
る。ここで ab＝集束レンズと被加工物との距離（ワーク
デイスタンス）／集束レンズと焦点位置との距離 とすると、第１図に示されている状態は、ab＝
１の場合であり、電子ビームEBの焦点位置が被
加工物WKの表面にある場合である。このときの
溶け込み形状は、第１図Ｂの如く望ましいものと
なる。第２図に示されている状態はab＜１の場
合であり、電子ビームEBの焦点位置が被加工物
WKの中にある場合である。また、第３図に示さ
れている状態は、ab＞１の場合であり、電子ビ
ームEBの焦点位置が被加工物WKの表面より上
部にある場合である。これらab＜１，ab＞１の
場合の溶け込み形状は、第２図Ｂ、第３図Ｂに
各々示されているように必ずしも好ましいもので
はない。このように、焦点位置の調整いかんによ
つて溶け込み形状が大きく変化する。従来の目視
による方法では、焦点の位置調整を正確に行うこ
とが困難であり、好ましい溶け込み形状が得られ
ない。
位置が溶け込み形状に大きく影響する。第１図な
いし第３図には、この電子ビームの焦点位置と溶
け込み形状とが示されている。第１図ないし第３
図のＡには、電子ビームの焦点位置が各々示され
ており、Ｂには、溶け込み形状が各々示されてい
る。ここで ab＝集束レンズと被加工物との距離（ワーク
デイスタンス）／集束レンズと焦点位置との距離 とすると、第１図に示されている状態は、ab＝
１の場合であり、電子ビームEBの焦点位置が被
加工物WKの表面にある場合である。このときの
溶け込み形状は、第１図Ｂの如く望ましいものと
なる。第２図に示されている状態はab＜１の場
合であり、電子ビームEBの焦点位置が被加工物
WKの中にある場合である。また、第３図に示さ
れている状態は、ab＞１の場合であり、電子ビ
ームEBの焦点位置が被加工物WKの表面より上
部にある場合である。これらab＜１，ab＞１の
場合の溶け込み形状は、第２図Ｂ、第３図Ｂに
各々示されているように必ずしも好ましいもので
はない。このように、焦点位置の調整いかんによ
つて溶け込み形状が大きく変化する。従来の目視
による方法では、焦点の位置調整を正確に行うこ
とが困難であり、好ましい溶け込み形状が得られ
ない。
このような不都合を改善するものとしては、例
えば特開昭48−339号公報に開示されるものがあ
る。この発明によれば電子ビーム照射によつて生
ずる溶融池を目視するかわりに、被加工物の電子
ビーム照射部分から発生する光を検出し、この変
化を指示計器に表示するようにして電子ビームの
集束調整が行なわれる。
えば特開昭48−339号公報に開示されるものがあ
る。この発明によれば電子ビーム照射によつて生
ずる溶融池を目視するかわりに、被加工物の電子
ビーム照射部分から発生する光を検出し、この変
化を指示計器に表示するようにして電子ビームの
集束調整が行なわれる。
しかしながらかかる方法においては、加工時よ
りも小さい電流の電子ビームを用いて電子ビーム
の集束調整を行い、調整後電子ビームの電流を増
大させて加工を行うこととしている。すなわち、
電子ビームの電流増大に伴う焦点位置の変化に対
して何らの配慮がなされておらず、必ずしも良好
に電子ビームの集束調整を行い得るものではな
い。このことは、加工途中において電子ビームの
電流値を変化させた場合にも同様のことが言え
る。
りも小さい電流の電子ビームを用いて電子ビーム
の集束調整を行い、調整後電子ビームの電流を増
大させて加工を行うこととしている。すなわち、
電子ビームの電流増大に伴う焦点位置の変化に対
して何らの配慮がなされておらず、必ずしも良好
に電子ビームの集束調整を行い得るものではな
い。このことは、加工途中において電子ビームの
電流値を変化させた場合にも同様のことが言え
る。
また、指示計器を参照しながら集束調整を行うた
め、溶融池等の目視による場合よりも精度が向上
するものの作業者によるバラツキは生じざるを得
ない。
め、溶融池等の目視による場合よりも精度が向上
するものの作業者によるバラツキは生じざるを得
ない。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、作業者による個人差を除いて高
い精度で焦点位置の検出及び調整を行うことであ
る。
り、その目的は、作業者による個人差を除いて高
い精度で焦点位置の検出及び調整を行うことであ
る。
また、本発明の他の目的は、焦点位置調整の時
間を短縮し更には焦点位置調整の自動化を図るこ
とである。さらに、加工途中に電子ビームの電流
値を変化させた場合に、電子ビームの焦点の再調
整を容易にできるようにすることである。
間を短縮し更には焦点位置調整の自動化を図るこ
とである。さらに、加工途中に電子ビームの電流
値を変化させた場合に、電子ビームの焦点の再調
整を容易にできるようにすることである。
第１の発明による焦点位置調整方法において
は、第１の電流値の電子ビームを対象物に照射し
つつ集束レンズの電流を変化させ、この場合に生
ずる電子線または放射線のいずれかを検知する工
程と、該検知結果から電子ビームの焦点位置が対
象物表面となる集束レンズの電流を求める工程
と、該集束レンズの電流と前記第１の電流値とに
基づいてワークデイスタンスを求める工程と、各
ワークデイスタンスにおいて電子ビームの焦点位
置が一定となる電子ビームの電流値と集束レンズ
の電流との関係を予め求めた補正データの中から
前記ワークデイスタンスに対応した補正データを
選択し、該補正データに基づいて加工時の電子ビ
ームの第２の電流値に対応する集束レンズの電流
を求める工程と、該集束レンズの電流によつて加
工時の電子ビームの焦点位置を調整する工程とを
有することを特徴としている。
は、第１の電流値の電子ビームを対象物に照射し
つつ集束レンズの電流を変化させ、この場合に生
ずる電子線または放射線のいずれかを検知する工
程と、該検知結果から電子ビームの焦点位置が対
象物表面となる集束レンズの電流を求める工程
と、該集束レンズの電流と前記第１の電流値とに
基づいてワークデイスタンスを求める工程と、各
ワークデイスタンスにおいて電子ビームの焦点位
置が一定となる電子ビームの電流値と集束レンズ
の電流との関係を予め求めた補正データの中から
前記ワークデイスタンスに対応した補正データを
選択し、該補正データに基づいて加工時の電子ビ
ームの第２の電流値に対応する集束レンズの電流
を求める工程と、該集束レンズの電流によつて加
工時の電子ビームの焦点位置を調整する工程とを
有することを特徴としている。
第２の発明による焦点位置調整方法において
は、第１の電流値の電子ビームを対象物に照射し
つつ集束レンズの電流を変化させ、この場合に生
ずる電子線または放射線のいずれかを検知する工
程と、該検知結果から電子ビームの焦点位置が対
象物表面となる集束レンズの電流を求める工程
と、各集束レンズの電流において電子ビームの電
流値と電子ビームの焦点距離との関係を予め求め
た補正データの中から前記集束レンズの電流に対
応する補正データを選択し、該補正データに基づ
いて加工時の電子ビームの第２の電流値に対応す
る前記集束電流における焦点位置を求める工程
と、該焦点位置に前記対象物表面がくるように前
記対象物の位置を調整する工程とを有することを
特徴としている。
は、第１の電流値の電子ビームを対象物に照射し
つつ集束レンズの電流を変化させ、この場合に生
ずる電子線または放射線のいずれかを検知する工
程と、該検知結果から電子ビームの焦点位置が対
象物表面となる集束レンズの電流を求める工程
と、各集束レンズの電流において電子ビームの電
流値と電子ビームの焦点距離との関係を予め求め
た補正データの中から前記集束レンズの電流に対
応する補正データを選択し、該補正データに基づ
いて加工時の電子ビームの第２の電流値に対応す
る前記集束電流における焦点位置を求める工程
と、該焦点位置に前記対象物表面がくるように前
記対象物の位置を調整する工程とを有することを
特徴としている。
以下、本発明にかかる電子ビーム加工機の焦点
位置検出調整方法を添附図面に示す実施例に従つ
て詳細に説明する。
位置検出調整方法を添附図面に示す実施例に従つ
て詳細に説明する。
第４図には、本発明にかかる電子ビーム加工機
の焦点位置検出調整方法を実施する焦点位置検出
調整装置の一構成例が示されている。また、第５
図には、この調整装置の一部と、電子ビーム照射
時の状態が示されている。
の焦点位置検出調整方法を実施する焦点位置検出
調整装置の一構成例が示されている。また、第５
図には、この調整装置の一部と、電子ビーム照射
時の状態が示されている。
これら第４図及び第５図において、電子ビーム
EBは、電子銃１０から被加工物WKに向かつて
照射されるようになつている。この電子ビーム
EBの通路には集束レンズ１２及び電子コレクタ
１４が適宜位置に配置されている。集束レンズ１
２は電子ビームEBを集束させるためのもので、
通電電流を変化させることにより電子ビームEB
の集束の程度が変化するようになつている。本実
施例では、例えば第６図に示す経時変化をもつて
集束レンズ１２の電流が変化せしめられ、この変
化の幅は、被加工物WKが加工を行うチヤンバ
（図示せず）内のいずれに載置されても電子ビー
ムEBの焦点が被加工物上に位置するように設定
される。また、焦点位置検出を行う場合には、電
子ビームの電流値が加工時よりも小さく設定され
る。
EBは、電子銃１０から被加工物WKに向かつて
照射されるようになつている。この電子ビーム
EBの通路には集束レンズ１２及び電子コレクタ
１４が適宜位置に配置されている。集束レンズ１
２は電子ビームEBを集束させるためのもので、
通電電流を変化させることにより電子ビームEB
の集束の程度が変化するようになつている。本実
施例では、例えば第６図に示す経時変化をもつて
集束レンズ１２の電流が変化せしめられ、この変
化の幅は、被加工物WKが加工を行うチヤンバ
（図示せず）内のいずれに載置されても電子ビー
ムEBの焦点が被加工物上に位置するように設定
される。また、焦点位置検出を行う場合には、電
子ビームの電流値が加工時よりも小さく設定され
る。
電子コレクタ１４は、電子線を検出するための
ものであり、また被加工物WKに対する電子ビー
ムEBの照射位置近傍には、Ｘ線を検出するＸ線
センサ１６が配置されている。なお、電子コレク
タ１４及びＸ線センサ１６は、必要に応じて少な
くとも一方を設けるようにすればよい。これら電
子コレクタ１４及びＸ線センサ１６の作用を第５
図に基づいて説明する。第５図において、電子コ
レクタ１４と、被加工物WKとの間には、コレク
タ電源１８が接続されている。このコレクタ電源
１８は、電子コレクタ１４に被加工物WKに対し
て正又は負の電位をも与えるものである。被加工
物WKに電子ビームEBが照射されると、放射線
電子線RB及びＸ線RXが生ずる。放射線電子線
RBには、反射電子、二次電子及び熱電子が含ま
れており、これらの電子の有するエネルギーには
次のような関係がある。
ものであり、また被加工物WKに対する電子ビー
ムEBの照射位置近傍には、Ｘ線を検出するＸ線
センサ１６が配置されている。なお、電子コレク
タ１４及びＸ線センサ１６は、必要に応じて少な
くとも一方を設けるようにすればよい。これら電
子コレクタ１４及びＸ線センサ１６の作用を第５
図に基づいて説明する。第５図において、電子コ
レクタ１４と、被加工物WKとの間には、コレク
タ電源１８が接続されている。このコレクタ電源
１８は、電子コレクタ１４に被加工物WKに対し
て正又は負の電位をも与えるものである。被加工
物WKに電子ビームEBが照射されると、放射線
電子線RB及びＸ線RXが生ずる。放射線電子線
RBには、反射電子、二次電子及び熱電子が含ま
れており、これらの電子の有するエネルギーには
次のような関係がある。
反射電子のエネルギー＞二次電子のエネルギー
反射電子のエネルギー＞熱電子のエネルギー
従つて、電子コレクタ１４にコレクタ電源１８
によつて負の電位を与えた場合には、放射電子線
RBに含まれる電子のうち反射電子のみが電子コ
レクタ１４に到達し、逆に正の電位を与えた場合
には、反射電子の他に二次電子及び熱電子も電子
コレクタ１４に到達する。また、Ｘ線RXは、Ｘ
線センサ１６に到達する。これらの放射電子線
RB及びＸ線RXの到達による電気信号が電子コ
レクタ１４又はＸ線センサ１６から出力される。
これらの信号は、電子ビームEBの焦点位置の移
動に伴つて変化する。
によつて負の電位を与えた場合には、放射電子線
RBに含まれる電子のうち反射電子のみが電子コ
レクタ１４に到達し、逆に正の電位を与えた場合
には、反射電子の他に二次電子及び熱電子も電子
コレクタ１４に到達する。また、Ｘ線RXは、Ｘ
線センサ１６に到達する。これらの放射電子線
RB及びＸ線RXの到達による電気信号が電子コ
レクタ１４又はＸ線センサ１６から出力される。
これらの信号は、電子ビームEBの焦点位置の移
動に伴つて変化する。
電子コレクタ１４は、波形格納装置２０に接続
されており、Ｘ線センサ１６は、アンプ２２を介
して波形格納装置２０に接続されている。この波
形格納装置２０は、入力される信号の波形を一時
的に格納蓄積する機能を有する。なお、アンプ２
２は、Ｘ線センサ１６の感度が小さく、出力信号
が小さいので、これを増幅するために接続されて
いる。
されており、Ｘ線センサ１６は、アンプ２２を介
して波形格納装置２０に接続されている。この波
形格納装置２０は、入力される信号の波形を一時
的に格納蓄積する機能を有する。なお、アンプ２
２は、Ｘ線センサ１６の感度が小さく、出力信号
が小さいので、これを増幅するために接続されて
いる。
次に、波形格納装置２０は、計算処理装置２４
に接続されている。この計算処理装置２４は、波
形格納装置２０に格納された信号波形を解析し、
後述する補正データを利用して所定の制御信号を
出力する。
に接続されている。この計算処理装置２４は、波
形格納装置２０に格納された信号波形を解析し、
後述する補正データを利用して所定の制御信号を
出力する。
計算処理装置２４は、制御装置２６に接続さ
れ、更に制御装置２６は、電子銃１０及び集束レ
ンズ１２に接続されている。この制御装置２６に
より計算処理装置２４から出力される制御信号に
基づいて電子銃１０及び集束レンズ１２の動作が
制御される。
れ、更に制御装置２６は、電子銃１０及び集束レ
ンズ１２に接続されている。この制御装置２６に
より計算処理装置２４から出力される制御信号に
基づいて電子銃１０及び集束レンズ１２の動作が
制御される。
次に上記実施例における作用動作について説明
する。
する。
まず、放射電子線RBによつて焦点位置検出調
整を行う場合について説明する。この場合には、
電子コレクタ１４が検知手段として使用される。
まず、実際の加工時よりも小電流の電子ビーム
EBが被加工物WKに対して照射される。次に、
集束レンズ１２の電流が第６図に示すように変化
させられる。
整を行う場合について説明する。この場合には、
電子コレクタ１４が検知手段として使用される。
まず、実際の加工時よりも小電流の電子ビーム
EBが被加工物WKに対して照射される。次に、
集束レンズ１２の電流が第６図に示すように変化
させられる。
第７図には、集束レンズ１２の電流を第６図に
示すように変化させた場合の放射線電子線RBの
強度すなわち電子コレクタ１４の出力の変化が示
されている。この図においてＡは、電子コレクタ
１４に被加工物WKに対して正の電位を与えた場
合が示されており、同図Ｂは、電子コレクタ１４
に被加工物WKに対して負の電位を与えた場合が
示されている。
示すように変化させた場合の放射線電子線RBの
強度すなわち電子コレクタ１４の出力の変化が示
されている。この図においてＡは、電子コレクタ
１４に被加工物WKに対して正の電位を与えた場
合が示されており、同図Ｂは、電子コレクタ１４
に被加工物WKに対して負の電位を与えた場合が
示されている。
すでに、述べたように、電子コレクタ１４に正
の電位を与えた場合には、反射電子、二次電子、
熱電子が放射電子線RBとして電子コレクタ１４
に到達する。この場合、電子ビームEBが被加工
物WKの表面で集束すると被加工物WKの温度が
上昇し、熱電子が増加することとなる。従つて第
７図Ａに示すような極大値が生ずる。この極大値
を示す時刻に第６図に示す線図に基づいて集束レ
ンズ１２に通電されている電流値が焦点位置に対
応するものとなる。
の電位を与えた場合には、反射電子、二次電子、
熱電子が放射電子線RBとして電子コレクタ１４
に到達する。この場合、電子ビームEBが被加工
物WKの表面で集束すると被加工物WKの温度が
上昇し、熱電子が増加することとなる。従つて第
７図Ａに示すような極大値が生ずる。この極大値
を示す時刻に第６図に示す線図に基づいて集束レ
ンズ１２に通電されている電流値が焦点位置に対
応するものとなる。
電子コレクタ１４に負の電位を与えた場合に
は、反射電子が放射電子線RBとして電子コレク
タ１４に到達する。この場合、被加工物WKの表
面における電子ビームEBのスポツト径は、焦点
のずれた拡大した状態から時間とともに絞られ、
焦点が合つたときに最小となり、更に時間が経つ
と再び焦点のずれた拡大した状態となる。焦点が
合つたときにビーム密度が増加し、微小な被加工
物WKの溶融及び蒸発が生じる。このため、電子
ビームEBが被加工物WKの表面から内部に落ち
込むようになり、第７図Ｂに示す如く極小値が生
ずる。この極小値を示す時刻に第６図に示す線図
に基づいて集束レンズ１２に通電されている電流
が焦点位置に対応するものである。
は、反射電子が放射電子線RBとして電子コレク
タ１４に到達する。この場合、被加工物WKの表
面における電子ビームEBのスポツト径は、焦点
のずれた拡大した状態から時間とともに絞られ、
焦点が合つたときに最小となり、更に時間が経つ
と再び焦点のずれた拡大した状態となる。焦点が
合つたときにビーム密度が増加し、微小な被加工
物WKの溶融及び蒸発が生じる。このため、電子
ビームEBが被加工物WKの表面から内部に落ち
込むようになり、第７図Ｂに示す如く極小値が生
ずる。この極小値を示す時刻に第６図に示す線図
に基づいて集束レンズ１２に通電されている電流
が焦点位置に対応するものである。
次に、第７図Ａ又はＢに示す電子コレクタ１４
の出力信号の波形は、波形格納装置２０に一度格
納される。
の出力信号の波形は、波形格納装置２０に一度格
納される。
他方、計算処理装置２４には、第８図又は第９
図に示す補正データがあらかじめ格納されてお
り、これらの補正データに基づいて制御信号が制
御装置２６に出力される。
図に示す補正データがあらかじめ格納されてお
り、これらの補正データに基づいて制御信号が制
御装置２６に出力される。
まず、第８図に示す補正データに基づいて制御
を行う場合について説明する。この第８図に示す
補正データは、電子ビームEBの電流を変化させ
た場合に、焦点位置をそのまま保持する集束レン
ズ１２の電流を示すグラフであり、集束レンズ１
２と被加工物WKとの距離（ワークデイスタン
ス）毎の複数の補正データがある。計算処理装置
２４では、まず波形格納装置２０に格納された第
７図に示す波形から極値を示す時刻を求め、次に
この時刻に対応する集束レンズ１２の電流を第６
図から求める。次に計算処理装置２４では、該当
するワークデイスタンスに対応する第８図に示す
補正データを選択する。例えば求めた集束レンズ
１２の電流IC１に対応する電子ビームEBの電流
IE１は、第８図に示す如くである。すなわち、
ワークデイスタンス毎に用意された補正データの
うちの該当するものの選択は、集束レンズ１２の
電流と、電子ビームEBの電流IE１とが求められ
れば、これによつて第８図のグラフ上に表わされ
る交点を通過するグラフを選択することにより行
なわれる。
を行う場合について説明する。この第８図に示す
補正データは、電子ビームEBの電流を変化させ
た場合に、焦点位置をそのまま保持する集束レン
ズ１２の電流を示すグラフであり、集束レンズ１
２と被加工物WKとの距離（ワークデイスタン
ス）毎の複数の補正データがある。計算処理装置
２４では、まず波形格納装置２０に格納された第
７図に示す波形から極値を示す時刻を求め、次に
この時刻に対応する集束レンズ１２の電流を第６
図から求める。次に計算処理装置２４では、該当
するワークデイスタンスに対応する第８図に示す
補正データを選択する。例えば求めた集束レンズ
１２の電流IC１に対応する電子ビームEBの電流
IE１は、第８図に示す如くである。すなわち、
ワークデイスタンス毎に用意された補正データの
うちの該当するものの選択は、集束レンズ１２の
電流と、電子ビームEBの電流IE１とが求められ
れば、これによつて第８図のグラフ上に表わされ
る交点を通過するグラフを選択することにより行
なわれる。
次に、選択された補正データから、加工時の電
子ビームEBの電流IE２に対応する集束レンズ１
２の電流IC２が求められる。これらのデータに
基づいて、制御信号が制御装置２６に出力され、
更に制御装置２６によつて電子銃１０、集束レン
ズ１２が制御され、電子ビームEBの電流が前記
IE２に設定されるとともに、集束レンズ１２の
電流が前記IC２に再調整される。
子ビームEBの電流IE２に対応する集束レンズ１
２の電流IC２が求められる。これらのデータに
基づいて、制御信号が制御装置２６に出力され、
更に制御装置２６によつて電子銃１０、集束レン
ズ１２が制御され、電子ビームEBの電流が前記
IE２に設定されるとともに、集束レンズ１２の
電流が前記IC２に再調整される。
次に、第９図に示す補正データに基づいて制御
を行う場合について説明する。この第９図に示す
補正データは電子ビームEBの電流を変化させた
場合に焦点距離がどのように変化するかを示すグ
ラフであり、集束レンズ１２の電流毎の複数のデ
ータがある。計算処理装置２４では、まず上述し
た手順で焦点が調整されたときの集束レンズ１２
の電流が求められる。次に、この集束レンズ１２
の電流に対応する第９図に示す補正データが選択
される。この補正データにおいて、焦点調整時の
電子ビームEBの電流をIE３とすると、焦点調整
時の被加工物WKの位置すなわち焦点距離はLF
１となる。次にこの補正データから、加工時の電
子ビームEBの電流IE４に対応する焦点距離LF２
が求められる。これらのデータすなわち焦点距離
LF１，LF２及び電子ビームEBの電流IE４に基
づいて制御信号が制御装置２６に出力される。更
に、制御装置２６は、入力された制御信号に基づ
いて電子銃１０及び被加工物WKが載置されてい
るテーブル（図示せず）を制御する。すなわち、
電子銃１０は、電子ビームEBの電流がIE４とな
るように制御され、テーブルは、焦点距離がLF
１からLF２となるように調整される。なお、明
らかなように、第８図に示す補正データを使用す
る場合には、集束レンズ１２の電流が調整され被
加工物WKの位置はそのままであるのに対し、第
９図に示す補正データを使用する場合には、集束
レンズ１２の電流はそのままとされ被加工物WK
の位置が調整される。
を行う場合について説明する。この第９図に示す
補正データは電子ビームEBの電流を変化させた
場合に焦点距離がどのように変化するかを示すグ
ラフであり、集束レンズ１２の電流毎の複数のデ
ータがある。計算処理装置２４では、まず上述し
た手順で焦点が調整されたときの集束レンズ１２
の電流が求められる。次に、この集束レンズ１２
の電流に対応する第９図に示す補正データが選択
される。この補正データにおいて、焦点調整時の
電子ビームEBの電流をIE３とすると、焦点調整
時の被加工物WKの位置すなわち焦点距離はLF
１となる。次にこの補正データから、加工時の電
子ビームEBの電流IE４に対応する焦点距離LF２
が求められる。これらのデータすなわち焦点距離
LF１，LF２及び電子ビームEBの電流IE４に基
づいて制御信号が制御装置２６に出力される。更
に、制御装置２６は、入力された制御信号に基づ
いて電子銃１０及び被加工物WKが載置されてい
るテーブル（図示せず）を制御する。すなわち、
電子銃１０は、電子ビームEBの電流がIE４とな
るように制御され、テーブルは、焦点距離がLF
１からLF２となるように調整される。なお、明
らかなように、第８図に示す補正データを使用す
る場合には、集束レンズ１２の電流が調整され被
加工物WKの位置はそのままであるのに対し、第
９図に示す補正データを使用する場合には、集束
レンズ１２の電流はそのままとされ被加工物WK
の位置が調整される。
次に、Ｘ線RXによつて焦点位置検出調整を行
う場合について説明する。この場合には、Ｘ線セ
ンサ１６が検知手段として使用される。まず前述
した場合と同様に被加工物WKに対して電子ビー
ムEBが照射される。次に集束レンズ１２の電流
が同様に第６図に示すように変化させられる。こ
の場合のＸ線強度すなわちＸ線センサ１６の出力
の変化が第１０図に示されている。このＸ線強度
の変化は、電子コレクタ１４に負の電位を与えた
第７図Ｂに示す場合に対応する。すなわち、被加
工物WKの表面で焦点が合つた場合に、電子ビー
ムEBの密度が増大し、微小な溶融及び蒸発が生
じて電子ビームEBが被加工物WKの表面から内
部に落ち込むようになるため、焦点が合うときに
極小値となる。
う場合について説明する。この場合には、Ｘ線セ
ンサ１６が検知手段として使用される。まず前述
した場合と同様に被加工物WKに対して電子ビー
ムEBが照射される。次に集束レンズ１２の電流
が同様に第６図に示すように変化させられる。こ
の場合のＸ線強度すなわちＸ線センサ１６の出力
の変化が第１０図に示されている。このＸ線強度
の変化は、電子コレクタ１４に負の電位を与えた
第７図Ｂに示す場合に対応する。すなわち、被加
工物WKの表面で焦点が合つた場合に、電子ビー
ムEBの密度が増大し、微小な溶融及び蒸発が生
じて電子ビームEBが被加工物WKの表面から内
部に落ち込むようになるため、焦点が合うときに
極小値となる。
この第１０図に示す信号がアンプ２２によつて
増幅された後波形格納装置２０に格納される。以
後の動作は上述した通りである。
増幅された後波形格納装置２０に格納される。以
後の動作は上述した通りである。
なお、上述した実施例においては、いずれの場
合にも直接被加工物に電子ビームを照射すること
により焦点調整を行うこととしたが適宜の焦点位
置調整用部材を被加工物の位置に配置するように
してもよい。特に、被加工物の表面に微細な傷等
が形成されることも許容されない場合には有益で
ある。
合にも直接被加工物に電子ビームを照射すること
により焦点調整を行うこととしたが適宜の焦点位
置調整用部材を被加工物の位置に配置するように
してもよい。特に、被加工物の表面に微細な傷等
が形成されることも許容されない場合には有益で
ある。
以上説明したように本発明による電子ビーム加
工機の焦点位置検出調整方法によれば、焦点位置
を正確に検出することができ、作業者による個人
差が除かれて高い精度で焦点位置が調整され、加
工を良好に行うことができる。
工機の焦点位置検出調整方法によれば、焦点位置
を正確に検出することができ、作業者による個人
差が除かれて高い精度で焦点位置が調整され、加
工を良好に行うことができる。
また、電子ビームの電流値と集束レンズの電流
との関係を予め求めた補正データに基づいて加工
時における集束レンズの電流を求めるようにした
ので、加工途中に電子ビームの電流値を変化させ
た場合に上記補正データに基づいて集束レンズの
電流を変化させるだけで電子ビームの焦点の再調
整が容易にでき加工効率を高めることができる。
との関係を予め求めた補正データに基づいて加工
時における集束レンズの電流を求めるようにした
ので、加工途中に電子ビームの電流値を変化させ
た場合に上記補正データに基づいて集束レンズの
電流を変化させるだけで電子ビームの焦点の再調
整が容易にでき加工効率を高めることができる。
さらに、本発明の他の態様によれば、電子ビー
ムの電流値と電子ビームの焦点距離との関係を予
め求めた補正データに基づいて加工時における焦
点位置を設定するようにしたので、加工途中に電
子ビームの電流値を変化させた場合に上記補正デ
ータに基づいて焦点位置を容易に再調整すること
ができ加工効率を高めることができる。
ムの電流値と電子ビームの焦点距離との関係を予
め求めた補正データに基づいて加工時における焦
点位置を設定するようにしたので、加工途中に電
子ビームの電流値を変化させた場合に上記補正デ
ータに基づいて焦点位置を容易に再調整すること
ができ加工効率を高めることができる。
第１図ないし第３図は電子ビームの焦点位置と
溶け込み形状を示す説明図、第４図は本発明を実
施する焦点位置検出調整装置の一構成例を示す回
路ブロツク図、第５図は被加工物表面における電
子線及びＸ線の生成状態を示す説明図、第６図は
本発明の一実施例における焦点調整時の集束レン
ズの電流変化の一例を示す線図、第７図は放射電
子線強度の変化の一例を示す線図、第８図は電子
ビーム電流と集束レンズの電流との関係の一例を
示す線図、第９図は電子ビーム電流と焦点距離と
の関係の一例を示す線図、第１０図はＸ線強度の
変化の一例を示す線図である。 図において、１０は電子銃、１２は集束レン
ズ、１４は電子コレクタ、１６はＸ線センサ、２
４は計算処理装置、EBは電子ビーム、RBは放射
電子線、RXはＸ線、WKは対象物である被加工
物である。なお、図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。
溶け込み形状を示す説明図、第４図は本発明を実
施する焦点位置検出調整装置の一構成例を示す回
路ブロツク図、第５図は被加工物表面における電
子線及びＸ線の生成状態を示す説明図、第６図は
本発明の一実施例における焦点調整時の集束レン
ズの電流変化の一例を示す線図、第７図は放射電
子線強度の変化の一例を示す線図、第８図は電子
ビーム電流と集束レンズの電流との関係の一例を
示す線図、第９図は電子ビーム電流と焦点距離と
の関係の一例を示す線図、第１０図はＸ線強度の
変化の一例を示す線図である。 図において、１０は電子銃、１２は集束レン
ズ、１４は電子コレクタ、１６はＸ線センサ、２
４は計算処理装置、EBは電子ビーム、RBは放射
電子線、RXはＸ線、WKは対象物である被加工
物である。なお、図中同一符号は同一又は相当部
分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 第１の電流値の電子ビームを対象物に照射し
つつ集束レンズの電流を変化させ、この場合に生
ずる電子線または放射線のいずれかを検知する工
程と、該検知結果から電子ビームの焦点位置が対
象物表面となる集束レンズの電流を求める工程
と、該集束レンズの電流と前記第１の電流値とに
基づいてワークデイスタンスを求める工程と、各
ワークデイスタンスにおいて電子ビームの焦点位
置が一定となる電子ビームの電流値と集束レンズ
の電流との関係を予め求めた補正データの中から
前記ワークデイスタンスに対応した補正データを
選択し、該補正データに基づいて加工時の電子ビ
ームの第２の電流値に対応する集束レンズの電流
を求める工程と、該集束レンズの電流によつて加
工時の電子ビームの焦点位置を調整する工程とを
有することを特徴とする電子ビーム加工機の焦点
位置調整方法。 ２ 前記電子線は、二次電子、反射電子又は熱電
子の少なくとも１つである特許請求の範囲第１項
記載の焦点位置調整方法。 ３ 前記放射線は、Ｘ線である特許請求の範囲第
１項記載の焦点位置調整方法。 ４ 第１の電流値の電子ビームを対象物に照射し
つつ集束レンズの電流を変化させ、この場合に生
ずる電子線または放射線のいずれかを検知する工
程と、該検知結果から電子ビームの焦点位置が対
象物表面となる集束レンズの電流を求める工程
と、各集束レンズの電流において電子ビームの電
流値と電子ビームの焦点距離との関係を予め求め
た補正データの中から前記集束レンズの電流に対
応する補正データを選択し、該補正データに基づ
いて加工時の電子ビームの第２の電流値に対応す
る前記集束電流における焦点位置を求める工程
と、該焦点位置に前記対象物表面がくるように前
記対象物の位置を調整する工程とを有することを
特徴とする電子ビーム加工機の焦点位置調整方
法。 ５ 前記電子線は、二次電子、反射電子又は熱電
子の少なくとも１つである特許請求の範囲第４項
記載の焦点位置調整方法。 ６ 前記放射線は、Ｘ線である特許請求の範囲第
４項記載の焦点位置調整方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2877984A JPS60175354A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 電子ビーム加工機の焦点位置検出・調整方法 |
| FR8502359A FR2559695B1 (fr) | 1984-02-20 | 1985-02-19 | Procede et appareil pour detecter et reguler la position d'un faisceau electronique de soudage |
| US06/703,565 US4654506A (en) | 1984-02-20 | 1985-02-20 | Method and apparatus for detecting and regulating position of welding electron beam |
| DE19853505857 DE3505857A1 (de) | 1984-02-20 | 1985-02-20 | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen und regeln der position eines schweisselektronenstrahlenbuendels |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2877984A JPS60175354A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 電子ビーム加工機の焦点位置検出・調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60175354A JPS60175354A (ja) | 1985-09-09 |
| JPH05813B2 true JPH05813B2 (ja) | 1993-01-06 |
Family
ID=12257886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2877984A Granted JPS60175354A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 電子ビーム加工機の焦点位置検出・調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60175354A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6266312B2 (ja) * | 2013-11-13 | 2018-01-24 | 日本電子株式会社 | 集束イオンビーム装置及びイオンビームの焦点調整方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5573487A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-03 | Nec Corp | Electron beam welding device |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP2877984A patent/JPS60175354A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5573487A (en) * | 1978-11-29 | 1980-06-03 | Nec Corp | Electron beam welding device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60175354A (ja) | 1985-09-09 |
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