JPH06187931A - 長尺電子ビーム発生装置 - Google Patents
長尺電子ビーム発生装置Info
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- JPH06187931A JPH06187931A JP6703092A JP6703092A JPH06187931A JP H06187931 A JPH06187931 A JP H06187931A JP 6703092 A JP6703092 A JP 6703092A JP 6703092 A JP6703092 A JP 6703092A JP H06187931 A JPH06187931 A JP H06187931A
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- Japan
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- electron beam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 傍熱形カソードや直熱形カソードのそれぞれ
の欠点を除いた長尺電子ビーム発生装置を得る。 【構成】 長尺直方体状のカソード上にセラミックスを
被覆し、ついでこのセラミックス上にヒータを被覆し、
このヒータ上に再度セラミックスを被覆して一体形カソ
ードとしたものである。
の欠点を除いた長尺電子ビーム発生装置を得る。 【構成】 長尺直方体状のカソード上にセラミックスを
被覆し、ついでこのセラミックス上にヒータを被覆し、
このヒータ上に再度セラミックスを被覆して一体形カソ
ードとしたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中で金属蒸気等を
発生させる熱源である電子ビーム発生装置としての電子
銃に関する。
発生させる熱源である電子ビーム発生装置としての電子
銃に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば蒸着装置は、金属等を蒸気に変え
この蒸気を対象物表面に被着させる装置であり、金属等
を加熱、溶融、気化させるための手段として電子ビーム
の照射が行なわれている。このため、電子ビーム発生装
置が必要となり、長尺なものが要求されている。このよ
うな、電子銃である電子ビーム発生装置にあって電子を
発生するカソードとしては、一例として、図５に示す構
造のものが存在する。
この蒸気を対象物表面に被着させる装置であり、金属等
を加熱、溶融、気化させるための手段として電子ビーム
の照射が行なわれている。このため、電子ビーム発生装
置が必要となり、長尺なものが要求されている。このよ
うな、電子銃である電子ビーム発生装置にあって電子を
発生するカソードとしては、一例として、図５に示す構
造のものが存在する。
【０００３】図５は、電子衝撃式傍熱形カソードであ
り、カソード本体２に対して加熱用フィラメント１８を
有し、電源としてフィラメント加熱電源２１の他、フィ
ラメント１８とカソード本体２との間に配置されるボン
バード電源１９が備えられ、カソード本体２は支持スラ
イドピン２０にて支持されている。
り、カソード本体２に対して加熱用フィラメント１８を
有し、電源としてフィラメント加熱電源２１の他、フィ
ラメント１８とカソード本体２との間に配置されるボン
バード電源１９が備えられ、カソード本体２は支持スラ
イドピン２０にて支持されている。
【０００４】しかしながら、この図５に示す電子衝撃式
傍熱形カソードでは、次の問題が生じている。 カソード本体２、カソード加熱用フィラメント１８、
ボンバード電源１９、フィラメント電源２１など多くの
部分が必要でありかつ構造が複雑になっている。 均一な温度分布を得るためには、カソード本体２とフ
ィラメント１８との距離を高精度に保つ必要があるが、
長尺化ともあいまって高精度保持が困難である。 カソード本体２及びフィラメント１８は両端支持構造
であるため長尺化にも限界がある。
傍熱形カソードでは、次の問題が生じている。 カソード本体２、カソード加熱用フィラメント１８、
ボンバード電源１９、フィラメント電源２１など多くの
部分が必要でありかつ構造が複雑になっている。 均一な温度分布を得るためには、カソード本体２とフ
ィラメント１８との距離を高精度に保つ必要があるが、
長尺化ともあいまって高精度保持が困難である。 カソード本体２及びフィラメント１８は両端支持構造
であるため長尺化にも限界がある。
【０００５】また、図５とは異なりカソード本体そのも
のがフィラメントでもある、いわゆる直熱形カソードも
あるが、次のような問題がある。 スパッタリングによる消耗及び過熱断線が生じやすく
寿命が短い。 熱膨張を考慮したカソード支持構造が複雑となる。 カソード本体に流れる電流によって作られる磁場によ
り電子ビームが偏向し、電子ビームの均一性を得ること
が困難である。 カソード本体は両端支持構造となるため長尺化に限界
がある。
のがフィラメントでもある、いわゆる直熱形カソードも
あるが、次のような問題がある。 スパッタリングによる消耗及び過熱断線が生じやすく
寿命が短い。 熱膨張を考慮したカソード支持構造が複雑となる。 カソード本体に流れる電流によって作られる磁場によ
り電子ビームが偏向し、電子ビームの均一性を得ること
が困難である。 カソード本体は両端支持構造となるため長尺化に限界
がある。
【０００６】本発明は、上述の問題に鑑み傍熱形カソー
ドの構造複雑、高精度化の困難、長尺化の限界という欠
点を除き、直熱形カソードの寿命の短縮、支持構造複
雑、ビームの均一性困難、長尺化の限界という欠点を除
くようにした長尺電子ビーム発生装置の提供を目的とす
る。
ドの構造複雑、高精度化の困難、長尺化の限界という欠
点を除き、直熱形カソードの寿命の短縮、支持構造複
雑、ビームの均一性困難、長尺化の限界という欠点を除
くようにした長尺電子ビーム発生装置の提供を目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明は、（１）金属等の蒸気を得るためこの金属等に照
射される電子ビームを発生させる長尺電子ビーム発生装
置において、長尺直方体状のカソードと、このカソード
の電子放出面を除いて被覆された耐熱絶縁層と、上記電
子放出面を囲みこの耐熱絶縁層の周囲に巡らすように被
覆されしかも上記カソードの長手方向中央部より電流導
入端子を導出したヒータと、このヒータの上層に更に被
覆された第２耐熱絶縁層と、を有することを特徴とす
る。
発明は、（１）金属等の蒸気を得るためこの金属等に照
射される電子ビームを発生させる長尺電子ビーム発生装
置において、長尺直方体状のカソードと、このカソード
の電子放出面を除いて被覆された耐熱絶縁層と、上記電
子放出面を囲みこの耐熱絶縁層の周囲に巡らすように被
覆されしかも上記カソードの長手方向中央部より電流導
入端子を導出したヒータと、このヒータの上層に更に被
覆された第２耐熱絶縁層と、を有することを特徴とす
る。
【０００８】また（２）金属等の蒸気を得るためこの金
属等に照射される電子ビームを発生させる長尺電子ビー
ム発生装置において、長尺直方体状の六ホウ化ランタン
焼結体と、この六ホウ化ランタン焼結体の電子放出面を
除いて被覆された熱分解黒鉛層と、この熱分解黒鉛の上
層に被覆された熱分解チッ化ボロン層と、この熱分解チ
ッ化ボロンの上層に上記電子放出面を囲んで巡らすよう
に被覆されしかも上記六ホウ化ランタン焼結体の長手方
向中央部より電流導入端子を導出したヒータである熱分
解黒鉛層と、このヒータである熱分解黒鉛の上層に更に
被覆された熱分解チッ化ボロン層と、を有することを特
徴とする。
属等に照射される電子ビームを発生させる長尺電子ビー
ム発生装置において、長尺直方体状の六ホウ化ランタン
焼結体と、この六ホウ化ランタン焼結体の電子放出面を
除いて被覆された熱分解黒鉛層と、この熱分解黒鉛の上
層に被覆された熱分解チッ化ボロン層と、この熱分解チ
ッ化ボロンの上層に上記電子放出面を囲んで巡らすよう
に被覆されしかも上記六ホウ化ランタン焼結体の長手方
向中央部より電流導入端子を導出したヒータである熱分
解黒鉛層と、このヒータである熱分解黒鉛の上層に更に
被覆された熱分解チッ化ボロン層と、を有することを特
徴とする。
【０００９】
【作用】傍熱形カソードとしてカソード本体自体を長尺
直方体形状に形成し、このカソード本体を基礎としてカ
ソード本体上にヒータを精密に被着形成でき、しかもヒ
ータ構造により電流の向きが反対方向に流れるようにな
って磁界が相殺できる。また、カソード支持も耐熱絶縁
層の被覆にて自由にできることになる。
直方体形状に形成し、このカソード本体を基礎としてカ
ソード本体上にヒータを精密に被着形成でき、しかもヒ
ータ構造により電流の向きが反対方向に流れるようにな
って磁界が相殺できる。また、カソード支持も耐熱絶縁
層の被覆にて自由にできることになる。
【００１０】
【実施例】ここで、図１〜図４を参照して本発明の実施
例を説明する。図１は全体構成を示す。図１において、
１は熱分解チッ化ボロンなどの耐熱絶縁性セラミック
ス、２は長尺直方体状の例えば六ホウ化ランタン（Ｌａ
Ｂ6 ）からなるカソード本体、２３はセラミックス１と
カソード本体２との境界に形成された黒鉛中間層、３は
セラミックス１上に被着された熱分解黒鉛などからなる
ヒータであり、これら全体にて電子を発生する傍熱形の
リニア一体形カソードを構成する。
例を説明する。図１は全体構成を示す。図１において、
１は熱分解チッ化ボロンなどの耐熱絶縁性セラミック
ス、２は長尺直方体状の例えば六ホウ化ランタン（Ｌａ
Ｂ6 ）からなるカソード本体、２３はセラミックス１と
カソード本体２との境界に形成された黒鉛中間層、３は
セラミックス１上に被着された熱分解黒鉛などからなる
ヒータであり、これら全体にて電子を発生する傍熱形の
リニア一体形カソードを構成する。
【００１１】この傍熱形カソードには、ヒータ３につな
がる導入端子１５が存在し直流電源１１に接続されてい
る。また、このカソードは支持碍子１６に支えられる。
更に、このカソードには反射シールド板１４にて熱シー
ルド及び電界シールドが施される。４はグリッドであ
り、グリッド電源１２によりカソード本体２に対して負
の電圧を印加して電子ビーム量やビーム集光性を制御す
る。５は、アノードであり、加速電源１３にてカソード
本体２に対して正の電圧を印加することでカソードから
熱電子を引き出し加速して電子ビーム６を得る。７は均
一磁場を示しており、電子ビーム６は偏向されて２７０
°偏向位置に備えられた水冷るつぼ９中のターゲット８
に照射され、ターゲット８は加熱溶融気化され金属等の
蒸気を得る。なお、るつぼ９にて１０は冷却水穴であ
る。
がる導入端子１５が存在し直流電源１１に接続されてい
る。また、このカソードは支持碍子１６に支えられる。
更に、このカソードには反射シールド板１４にて熱シー
ルド及び電界シールドが施される。４はグリッドであ
り、グリッド電源１２によりカソード本体２に対して負
の電圧を印加して電子ビーム量やビーム集光性を制御す
る。５は、アノードであり、加速電源１３にてカソード
本体２に対して正の電圧を印加することでカソードから
熱電子を引き出し加速して電子ビーム６を得る。７は均
一磁場を示しており、電子ビーム６は偏向されて２７０
°偏向位置に備えられた水冷るつぼ９中のターゲット８
に照射され、ターゲット８は加熱溶融気化され金属等の
蒸気を得る。なお、るつぼ９にて１０は冷却水穴であ
る。
【００１２】かかる図１に示す全体構造にあって、一体
形カソードの詳細を製法と共に説明する。図２、図３に
あって、長尺直方体形状に形成された例えば六ホウ化ラ
ンタン（ＬａＢ6 ）焼結体がカソード本体２としてまず
形成される。このカソード本体２の電子放出面を除いて
その周囲には例えば熱分解チッ化ボロンなどの耐熱絶縁
性セラミックス１をＣＶＤ法（化学気相成長法）により
蒸着被覆する。この場合、セラミックス１の被覆の前に
カソード本体２上に黒鉛層２３を蒸着してその後セラミ
ックス１を被覆するようにしてもよい。この黒鉛層２３
は、カソード本体２である六ホウ化ランタンとセラミッ
クス１であるチッ化ボロンとの反応を低減するために設
けられ、高温長時間運転に対して有効である。
形カソードの詳細を製法と共に説明する。図２、図３に
あって、長尺直方体形状に形成された例えば六ホウ化ラ
ンタン（ＬａＢ6 ）焼結体がカソード本体２としてまず
形成される。このカソード本体２の電子放出面を除いて
その周囲には例えば熱分解チッ化ボロンなどの耐熱絶縁
性セラミックス１をＣＶＤ法（化学気相成長法）により
蒸着被覆する。この場合、セラミックス１の被覆の前に
カソード本体２上に黒鉛層２３を蒸着してその後セラミ
ックス１を被覆するようにしてもよい。この黒鉛層２３
は、カソード本体２である六ホウ化ランタンとセラミッ
クス１であるチッ化ボロンとの反応を低減するために設
けられ、高温長時間運転に対して有効である。
【００１３】セラミックス１の上には、更にＣＶＤ法に
より熱分解黒鉛などからなるヒータ３を電子放出面及び
その裏面を除いて周囲に巡らすように蒸着、被覆する。
このヒータ３はその後機械加工されて図２（ｂ）に示す
形状に形成され、更に、長手方向中央部より電流導出端
子１５が同様に形成される。その後、その上に耐熱絶縁
性セラミックスを蒸着、被覆して、絶縁被覆構造のカソ
ードが得られる。
より熱分解黒鉛などからなるヒータ３を電子放出面及び
その裏面を除いて周囲に巡らすように蒸着、被覆する。
このヒータ３はその後機械加工されて図２（ｂ）に示す
形状に形成され、更に、長手方向中央部より電流導出端
子１５が同様に形成される。その後、その上に耐熱絶縁
性セラミックスを蒸着、被覆して、絶縁被覆構造のカソ
ードが得られる。
【００１４】なお、上記各構成物質の１８００°Ｋにお
ける熱膨張率は大きく異ならないので、加熱による破損
は心配ない。膨張率としては、六ホウ化ランタン（Ｌａ
Ｌ6）＝０．８％、チッ化ボロン（ＢＮ）＝１．０％、
黒鉛（Ｃ）＝０．７％である。
ける熱膨張率は大きく異ならないので、加熱による破損
は心配ない。膨張率としては、六ホウ化ランタン（Ｌａ
Ｌ6）＝０．８％、チッ化ボロン（ＢＮ）＝１．０％、
黒鉛（Ｃ）＝０．７％である。
【００１５】本実施例での一体形カソードは、更に長手
方向に直列に設置されることが考えられるので、図４に
示すヒータ構造としてカソード本体の長手方向の配列を
しやすくする構造にもできる。
方向に直列に設置されることが考えられるので、図４に
示すヒータ構造としてカソード本体の長手方向の配列を
しやすくする構造にもできる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
の効果がある。 カソード本体とヒータが一体構造であるので、精度良
く小形かつ構造簡単となり、電子銃のコスト低減、メイ
ンテナンス性の向上が図れる。寿命も長い。 薄い耐熱絶縁層を介して熱伝導加熱をすることにな
り、カソード温度制御の応答性が向上し、ビーム出力安
定性が増大し、蒸着膜厚の均一化等品質が向上する。 カソードは絶縁被覆してあるため、従来法の様に両端
支持構造を取る必要がなく、全面で支持できるためカソ
ード支持構造が簡便となり、カソード長尺化さらには複
数のカソードを直列に設置することによる電子ビームの
長尺化が可能となり、大形化、大出力化が容易となる。 ヒーター電流は電子放出面に対して平行逆方向となる
為、電流によって生じる磁場は電子放出面では打ち消さ
れ、電子ビームの偏向は生じない。
の効果がある。 カソード本体とヒータが一体構造であるので、精度良
く小形かつ構造簡単となり、電子銃のコスト低減、メイ
ンテナンス性の向上が図れる。寿命も長い。 薄い耐熱絶縁層を介して熱伝導加熱をすることにな
り、カソード温度制御の応答性が向上し、ビーム出力安
定性が増大し、蒸着膜厚の均一化等品質が向上する。 カソードは絶縁被覆してあるため、従来法の様に両端
支持構造を取る必要がなく、全面で支持できるためカソ
ード支持構造が簡便となり、カソード長尺化さらには複
数のカソードを直列に設置することによる電子ビームの
長尺化が可能となり、大形化、大出力化が容易となる。 ヒーター電流は電子放出面に対して平行逆方向となる
為、電流によって生じる磁場は電子放出面では打ち消さ
れ、電子ビームの偏向は生じない。
【図１】全体の構成図。
【図２】（ａ）はカソード、（ｂ）はヒータの斜視図。
【図３】（ａ）はカソードの平面、（ｂ）は正面、
（ｃ）は側面、（ｄ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面をそれぞ
れ示す図。
（ｃ）は側面、（ｄ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面をそれぞ
れ示す図。
【図４】ヒータの他の例の斜視図。
【図５】従来のカソードの斜視図。
１ 耐熱絶縁セラミックス ２ カソード ３ ヒータ １５ 電流導入端子 ２３ 黒鉛中間層
フロントページの続き (72)発明者 浦野 晋 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 今野 茂生 東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号 日本 電子株式会社内 (72)発明者 高島 徹 東京都昭島市武蔵野３丁目１番２号 日本 電子株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 金属等の蒸気を得るためこの金属等に照
射される電子ビームを発生させる長尺電子ビーム発生装
置において、 長尺直方体状のカソードと、 このカソードの電子放出面を除いて被覆された耐熱絶縁
層と、 上記電子放出面を囲みこの耐熱絶縁層の周囲に巡らすよ
うに被覆されしかも上記カソードの長手方向中央部より
電流導入端子を導出したヒータと、このヒータの上層に
更に被覆された第２耐熱絶縁層と、を有することを特徴
とする長尺電子ビーム発生装置。 - 【請求項２】 金属等の蒸気を得るためこの金属等に照
射される電子ビームを発生させる長尺電子ビーム発生装
置において、長尺直方体状の六ホウ化ランタン焼結体
と、この六ホウ化ランタン焼結体の電子放出面を除いて
被覆された熱分解黒鉛層と、 この熱分解黒鉛の上層に被覆された熱分解チッ化ボロン
層と、 この熱分解チッ化ボロンの上層に上記電子放出面を囲ん
で巡らすように被覆されしかも上記六ホウ化ランタン焼
結体の長手方向中央部より電流導入端子を導出したヒー
タである熱分解黒鉛層と、 このヒータである熱分解黒鉛の上層に更に被覆された熱
分解チッ化ボロン層と、 を有することを特徴とする長尺電子ビーム発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4067030A JP3025095B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 長尺電子ビーム発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4067030A JP3025095B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 長尺電子ビーム発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06187931A true JPH06187931A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3025095B2 JP3025095B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=13333076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4067030A Expired - Fee Related JP3025095B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 長尺電子ビーム発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3025095B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2331768A (en) * | 1997-11-26 | 1999-06-02 | Vapor Technologies Inc | Apparatus for sputtering or arc evaporation including elongated rectangular target |
| JP2005228741A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Nuflare Technology Inc | 高輝度熱陰極 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP4067030A patent/JP3025095B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2331768A (en) * | 1997-11-26 | 1999-06-02 | Vapor Technologies Inc | Apparatus for sputtering or arc evaporation including elongated rectangular target |
| GB2331768B (en) * | 1997-11-26 | 2003-03-05 | Vapor Technologies Inc | Apparatus for sputtering or arc evaporation |
| JP2005228741A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Nuflare Technology Inc | 高輝度熱陰極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3025095B2 (ja) | 2000-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991221 |
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