JPH063727B2 - 電子ビ−ム加熱における電子ビ−ムの制御方法 - Google Patents
電子ビ−ム加熱における電子ビ−ムの制御方法Info
- Publication number
- JPH063727B2 JPH063727B2 JP22967385A JP22967385A JPH063727B2 JP H063727 B2 JPH063727 B2 JP H063727B2 JP 22967385 A JP22967385 A JP 22967385A JP 22967385 A JP22967385 A JP 22967385A JP H063727 B2 JPH063727 B2 JP H063727B2
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- Japan
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- electron beam
- water
- cooled mold
- irradiation
- ray
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子ビーム溶解装置や電子ビーム蒸着装置等
を使用するに当たり、電子ビームが誤って照射禁止領域
へ照射されることに基づく不都合を未然に防止すること
に成功した電子ビームの制御方法に関するものである。
を使用するに当たり、電子ビームが誤って照射禁止領域
へ照射されることに基づく不都合を未然に防止すること
に成功した電子ビームの制御方法に関するものである。
［従来の技術］ 真空技術等の進歩に伴なって電子ビームを利用する応用
技術が注目を集めている。電子ビームを利用する技術と
しては、電子ビーム溶解や電子ビーム蒸着等を挙げるこ
とができるが、これらのうち電子ビーム溶解については
第２図に示す様な装置を様いて行なわれる。即ち該溶解
装置１は、電子ビームガン２のカソード２ａから放出さ
れる電子ビーム３を水冷鋳型４中の被溶解物５に照射
し、この時に発生する熱によって被溶解物５を溶解しよ
うとするものである。またこの溶解と同時に、被溶解物
５中の不純物を精練したり、或は被溶解物５を蒸発させ
て蒸着を行なうことも可能である。
技術が注目を集めている。電子ビームを利用する技術と
しては、電子ビーム溶解や電子ビーム蒸着等を挙げるこ
とができるが、これらのうち電子ビーム溶解については
第２図に示す様な装置を様いて行なわれる。即ち該溶解
装置１は、電子ビームガン２のカソード２ａから放出さ
れる電子ビーム３を水冷鋳型４中の被溶解物５に照射
し、この時に発生する熱によって被溶解物５を溶解しよ
うとするものである。またこの溶解と同時に、被溶解物
５中の不純物を精練したり、或は被溶解物５を蒸発させ
て蒸着を行なうことも可能である。
こうした電子ビーム溶解装置１においては、被溶解物５
と水冷鋳型４の境界表面５ａを特に強力に電子ビーム照
射してやることが必要であるが、この為には該電子ビー
ムの正確なコントロール、例えば照射面積のコントロー
ルが要求される。
と水冷鋳型４の境界表面５ａを特に強力に電子ビーム照
射してやることが必要であるが、この為には該電子ビー
ムの正確なコントロール、例えば照射面積のコントロー
ルが要求される。
ところで電子ビームのコントロールを行なうに当たって
は、第３図に示す如くカソード２ａ側のフィラメント７
の加熱によって発生する熱電子８を、補助電極９及びア
ノードリング１０を通じて加速し、更にＸ軸偏向コイル
及びＹ軸偏向コイル（以下Ｘ，Ｙ偏向コイル１１と記
す）のＸ，Ｙ偏向電流を調節することによって平面（但
し紙面貫通方向）内での偏向量をコントロールする。そ
してこの様なＸ，Ｙ偏向電流の調節は、境界表面５ａの
電子ビーム照射状況を観測窓（図示せず）等から目視等
によって観察確認しつつ行なわれているというのが実情
である。
は、第３図に示す如くカソード２ａ側のフィラメント７
の加熱によって発生する熱電子８を、補助電極９及びア
ノードリング１０を通じて加速し、更にＸ軸偏向コイル
及びＹ軸偏向コイル（以下Ｘ，Ｙ偏向コイル１１と記
す）のＸ，Ｙ偏向電流を調節することによって平面（但
し紙面貫通方向）内での偏向量をコントロールする。そ
してこの様なＸ，Ｙ偏向電流の調節は、境界表面５ａの
電子ビーム照射状況を観測窓（図示せず）等から目視等
によって観察確認しつつ行なわれているというのが実情
である。
ところが被溶解物５の溶解が進行すると、蒸発物が上記
観測窓等のガラスに付着して電子ビーム照射位置が不鮮
明となったり、水冷鋳型４へのスプラッシュの堆積等に
よって水冷鋳型４の目視が不可能になってくる。その
為、電子ビームのコントロールに支障を来たす結果とな
り、更にコントロール不良が原因になって水冷鋳型４を
間違って照射してしまい、水冷鋳型４を破損するといっ
たトラブルを生じかねない。水冷鋳型４を破損した場合
には、水と溶湯が接触して水蒸気爆発を起こし、大事故
につながることも恐れられる。一方こうした弊害を防止
することに重点を置き過ぎると、被溶解物５の溶解が不
完全となり、歩留り低下を招くことは明らかである。
観測窓等のガラスに付着して電子ビーム照射位置が不鮮
明となったり、水冷鋳型４へのスプラッシュの堆積等に
よって水冷鋳型４の目視が不可能になってくる。その
為、電子ビームのコントロールに支障を来たす結果とな
り、更にコントロール不良が原因になって水冷鋳型４を
間違って照射してしまい、水冷鋳型４を破損するといっ
たトラブルを生じかねない。水冷鋳型４を破損した場合
には、水と溶湯が接触して水蒸気爆発を起こし、大事故
につながることも恐れられる。一方こうした弊害を防止
することに重点を置き過ぎると、被溶解物５の溶解が不
完全となり、歩留り低下を招くことは明らかである。
本発明者等は、上述の如き事情を踏まえ目視によらずと
も電子ビームの制御が十分に可能である様な方法を見出
し別途特許出願した。
も電子ビームの制御が十分に可能である様な方法を見出
し別途特許出願した。
［発明が解決しようとする問題点］ ところが上述の如き目視によらない方法を用いたとして
も電子ビームの照射を必ずしも完壁に制御し得るとは限
らず、この為しばしば水冷鋳型等をビーム照射してしま
い、水冷鋳型等の破損を招くといった事態に遭遇してい
た。
も電子ビームの照射を必ずしも完壁に制御し得るとは限
らず、この為しばしば水冷鋳型等をビーム照射してしま
い、水冷鋳型等の破損を招くといった事態に遭遇してい
た。
本発明はこうした事情に憂慮してなされたものであっ
て、水冷鋳型等のビーム照射禁止領域への電子ビーム照
射に基づく該水冷鋳型等の破損を未然に防止することの
できる電子ビームの制御方法を提供しようとするもので
ある。
て、水冷鋳型等のビーム照射禁止領域への電子ビーム照
射に基づく該水冷鋳型等の破損を未然に防止することの
できる電子ビームの制御方法を提供しようとするもので
ある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る電子ビームの制御方法とは、電子ビームを
偏向させつつ被加熱物質に照射するに当たり、電子ビー
ム照射禁止領域に存在する物質に固有の特性Ｘ線発生状
況を検知すると共に該検知結果をビームの遮断又はビー
ムの偏向量修正として反映するところにその要旨が存在
するものである。
偏向させつつ被加熱物質に照射するに当たり、電子ビー
ム照射禁止領域に存在する物質に固有の特性Ｘ線発生状
況を検知すると共に該検知結果をビームの遮断又はビー
ムの偏向量修正として反映するところにその要旨が存在
するものである。
［作用］ 本発明者等は、水冷鋳型等のビーム照射禁止領域（以下
水冷鋳型を用いて説明する）に電子ビーム照射がなされ
たか否かを検知する手段として、上記水冷鋳型を構成す
る物質固有の特性Ｘ線に着目し、上記問題点を克服する
上で重要な指針を得た。以下その背景を説明する。
水冷鋳型を用いて説明する）に電子ビーム照射がなされ
たか否かを検知する手段として、上記水冷鋳型を構成す
る物質固有の特性Ｘ線に着目し、上記問題点を克服する
上で重要な指針を得た。以下その背景を説明する。
物質に電子線が照射されると該物質の表面からＸ線が発
生する。即ち上記物質を構成する原子に加速電子が衝突
すると該原子鋳の電子が励起されてエネルギー準位に空
席が生じる。Ｘ線は、この空席の生じたエネルギー準位
よりも高いエネルギー準位にある電子が上記空席に落ち
込む祭に発生する。例えばＫ殻の空席を、Ｌ殻からの電
子が埋める場合はＫα線、Ｍ殻の電子が埋める場合には
Ｋβ線が発生する（尚Ｌ殻からの電子が埋める確立がＭ
殻の場合よりも高い為Ｋα線の方がＫβ線より強い）。
Ｋα線やＫβ線を検知することによって元素を特定する
ことができる。
生する。即ち上記物質を構成する原子に加速電子が衝突
すると該原子鋳の電子が励起されてエネルギー準位に空
席が生じる。Ｘ線は、この空席の生じたエネルギー準位
よりも高いエネルギー準位にある電子が上記空席に落ち
込む祭に発生する。例えばＫ殻の空席を、Ｌ殻からの電
子が埋める場合はＫα線、Ｍ殻の電子が埋める場合には
Ｋβ線が発生する（尚Ｌ殻からの電子が埋める確立がＭ
殻の場合よりも高い為Ｋα線の方がＫβ線より強い）。
Ｋα線やＫβ線を検知することによって元素を特定する
ことができる。
従って本発明者等は特性Ｘ線を検知することによって水
冷鋳型に対する電子ビームの照射状況を判断することが
できることを知った。もし誤って水冷鋳型に電子ビーム
照射がなされていると判断された場合には、照射時間に
ついて適切な配慮を払いつつ電子ビームを遮断すれば良
いし、又遮断せずとも電子ビームの偏向量を修正するこ
とによって水冷鋳型に対する電子ビーム照射を回避して
やればよい。
冷鋳型に対する電子ビームの照射状況を判断することが
できることを知った。もし誤って水冷鋳型に電子ビーム
照射がなされていると判断された場合には、照射時間に
ついて適切な配慮を払いつつ電子ビームを遮断すれば良
いし、又遮断せずとも電子ビームの偏向量を修正するこ
とによって水冷鋳型に対する電子ビーム照射を回避して
やればよい。
尚Ｘ線を検知する方法としては、(１)Ｘ線の持つエネル
ギーを電気信号に変換したスペクトルを発生させる方法
（エネルギー分散法）、(２)Ｘ線の波長を識別してスペ
クトルを発生させる方法（波長分散法）が挙げられる。
上記(２)の波長分散法は、Ｘ線発生源とＸ線検出器の間
に分光結晶を設置し、下記(１)式のブラッグ法則を満足
する波長λのＸ線のみを選別する方法である。
ギーを電気信号に変換したスペクトルを発生させる方法
（エネルギー分散法）、(２)Ｘ線の波長を識別してスペ
クトルを発生させる方法（波長分散法）が挙げられる。
上記(２)の波長分散法は、Ｘ線発生源とＸ線検出器の間
に分光結晶を設置し、下記(１)式のブラッグ法則を満足
する波長λのＸ線のみを選別する方法である。
ｎλ＝２ｄ sinθ …(１) θ：Ｘ線の入射角及び反射角 ｄ：分光結晶の面間隔（物質毎に定まっている） ｎ：反射次数 従ってｄが既知である分光結晶を用い、Ｋα線の波長λ
との関係で上記(１)式を満足する様にθを規定しておけ
ば、水冷鋳型に対する電子ビームの照射状況を検知する
ことができる（第６図参照）。
との関係で上記(１)式を満足する様にθを規定しておけ
ば、水冷鋳型に対する電子ビームの照射状況を検知する
ことができる（第６図参照）。
以下実施例を挙げることによって本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例のみに限定されるものでは
なく、前・後記の記載に基づき適宜変更が可能である。
するが、本発明は下記実施例のみに限定されるものでは
なく、前・後記の記載に基づき適宜変更が可能である。
［実施例］ 実施例１ 第１図は本発明に係る電子ビーム制御方法が適用された
加熱装置の模式図である。
加熱装置の模式図である。
電子ビームガン１２のカソード１３から発射された電子
ビーム１４が水冷鋳型１５に照射されると、前述の如く
加熱装置本体１６内にて特性Ｘ線を発生するが、該特性
Ｘ線は、上記加熱装置本体１６に接続された分光器１７
で分光され、検出器１８で検出され、更に増幅器１９、
波高分析器２０、計数計２１を経て特性Ｘ線強度Ｉに相
当する信号ｉとなってコンパレーター２２に入力する。
一方コンパレーター２２には、Ｉ0に相当する信号ｉ0が
入力される。ここでＩ0とは、水冷鋳型１５に対して電
子ビーム照射が起こっているか否かを判断する基準とな
るべき強度であり（第４図参照）、コンパレーターはこ
のＩ0と前記Ｉとを比較しＩ＞Ｉ0のとき信号を出力す
る。この信号はビーム制御部２３へ入力されるが、該信
号の継続時間がビーム照射許容時間ｔ0（第４図参照）
より長くなったときビームを遮断する様にビーム制御部
２３を設計しておけば、ビーム照射による水冷鋳型１５
の破損等を回避することできる。
ビーム１４が水冷鋳型１５に照射されると、前述の如く
加熱装置本体１６内にて特性Ｘ線を発生するが、該特性
Ｘ線は、上記加熱装置本体１６に接続された分光器１７
で分光され、検出器１８で検出され、更に増幅器１９、
波高分析器２０、計数計２１を経て特性Ｘ線強度Ｉに相
当する信号ｉとなってコンパレーター２２に入力する。
一方コンパレーター２２には、Ｉ0に相当する信号ｉ0が
入力される。ここでＩ0とは、水冷鋳型１５に対して電
子ビーム照射が起こっているか否かを判断する基準とな
るべき強度であり（第４図参照）、コンパレーターはこ
のＩ0と前記Ｉとを比較しＩ＞Ｉ0のとき信号を出力す
る。この信号はビーム制御部２３へ入力されるが、該信
号の継続時間がビーム照射許容時間ｔ0（第４図参照）
より長くなったときビームを遮断する様にビーム制御部
２３を設計しておけば、ビーム照射による水冷鋳型１５
の破損等を回避することできる。
尚水冷鋳型１５へのビーム照射許容時間ｔ0は、ビーム
のパワー，水冷水量，水冷鋳型の構造等によって異なっ
た値を取るから一概には言えないが、通常０に近い値を
取ることは稀であるから、水冷鋳型１５は瞬時に破損す
ることはないということができる。従って被加熱物の溶
解が終った後、水冷鋳型１５に付着したスプラッシュ等
の清掃を目的として水冷鋳型１５に電子ビームを照射す
ることも可能である。この意味からも上記ｔ0は、ビー
ム照射目的、パワー、鋳型構造などに応じて変えられる
様にしておく方が良い。勿論、該ｔ0や上記Ｉ0は電子ビ
ームの加速電圧、出力、水冷鋳型１５から検出器までの
距離、Ｘ線の分光方法等に伴って変化するから、実際の
加熱装置で事前に実験して調査しておく必要がある。
のパワー，水冷水量，水冷鋳型の構造等によって異なっ
た値を取るから一概には言えないが、通常０に近い値を
取ることは稀であるから、水冷鋳型１５は瞬時に破損す
ることはないということができる。従って被加熱物の溶
解が終った後、水冷鋳型１５に付着したスプラッシュ等
の清掃を目的として水冷鋳型１５に電子ビームを照射す
ることも可能である。この意味からも上記ｔ0は、ビー
ム照射目的、パワー、鋳型構造などに応じて変えられる
様にしておく方が良い。勿論、該ｔ0や上記Ｉ0は電子ビ
ームの加速電圧、出力、水冷鋳型１５から検出器までの
距離、Ｘ線の分光方法等に伴って変化するから、実際の
加熱装置で事前に実験して調査しておく必要がある。
ところで前記ビーム制御部の作用により水冷鋳型１５へ
の照射が前述の如く遮断されたとしても、引続き行なわ
れる加熱過程（この再過熱過程が可能となる様に構成し
ておくことが好ましい）で再び水冷鋳型１５を照射して
しまうことも多々ある。このことは、ビーム照射が連続
的になされたのと同様の結果を招き、水冷鋳型１５を破
損してしまう。こうした弊害を避ける為には、ビーム遮
断が行なわれた場合でもビーム遮断前に水冷鋳型１５へ
照射された時間も考慮する必要がある。すなわち、ビー
ム遮断前後の水冷鋳型１５へのビーム照射時間を積算
し、水冷鋳型１５を照射していない時間を適当な比率で
乗じて積算した値から減算する。
の照射が前述の如く遮断されたとしても、引続き行なわ
れる加熱過程（この再過熱過程が可能となる様に構成し
ておくことが好ましい）で再び水冷鋳型１５を照射して
しまうことも多々ある。このことは、ビーム照射が連続
的になされたのと同様の結果を招き、水冷鋳型１５を破
損してしまう。こうした弊害を避ける為には、ビーム遮
断が行なわれた場合でもビーム遮断前に水冷鋳型１５へ
照射された時間も考慮する必要がある。すなわち、ビー
ム遮断前後の水冷鋳型１５へのビーム照射時間を積算
し、水冷鋳型１５を照射していない時間を適当な比率で
乗じて積算した値から減算する。
こうして得られた積算値がｔ0を超えた場合にビームの
遮断がなされる様に前記ビーム制御部を設計しておけ
ば、前記と同様水冷鋳型１５の破損を回避することがで
きる。そしてここに用いられる積算結果ｔ0は、前述し
た連続時間としてのｔ0よりも長いというのが普通であ
るから、水冷鋳型１５へのビーム照射が平均的に長い場
合であっても、水冷鋳型１５の破損を防止できる。
遮断がなされる様に前記ビーム制御部を設計しておけ
ば、前記と同様水冷鋳型１５の破損を回避することがで
きる。そしてここに用いられる積算結果ｔ0は、前述し
た連続時間としてのｔ0よりも長いというのが普通であ
るから、水冷鋳型１５へのビーム照射が平均的に長い場
合であっても、水冷鋳型１５の破損を防止できる。
実施例２ 第５図は本発明の他の実施例が適用された加熱装置の模
式図である。
式図である。
Ｉ＞Ｉ0のときコンパレーター２２からを信号を出力す
るところまでは実施例１の場合と同様であるが、ｔ＞ｔ
0となったときにビーム偏向量を修正してビームを溶融
プールに戻す様にビーム制御部２４の設計がなされてい
る。従って電子ビーム照射による水冷鋳型１５の破損が
防止できる。ここで問題となるのはビームの偏向量をど
の様に修正するかということであるが、水冷鋳型１５に
対するビーム照射が決して起こらない様なビーム照射安
定位置を予め設定しておき、Ｉ＞Ｉ0の継続時間がｔ0を
超えたときに、その照射安全位置へビームを修正してや
れば良い。この実施例の場合でも、前述の如き積算値と
してのｔ0を用いることができることは勿論である。
るところまでは実施例１の場合と同様であるが、ｔ＞ｔ
0となったときにビーム偏向量を修正してビームを溶融
プールに戻す様にビーム制御部２４の設計がなされてい
る。従って電子ビーム照射による水冷鋳型１５の破損が
防止できる。ここで問題となるのはビームの偏向量をど
の様に修正するかということであるが、水冷鋳型１５に
対するビーム照射が決して起こらない様なビーム照射安
定位置を予め設定しておき、Ｉ＞Ｉ0の継続時間がｔ0を
超えたときに、その照射安全位置へビームを修正してや
れば良い。この実施例の場合でも、前述の如き積算値と
してのｔ0を用いることができることは勿論である。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、水冷鋳型等の
ビーム照射禁止領域への電子ビーム照射に基づく該水冷
鋳型の破損を未然に防止することができた。
ビーム照射禁止領域への電子ビーム照射に基づく該水冷
鋳型の破損を未然に防止することができた。
第１図は本発明の一実施例を示すフロー説明図、第２図
及び第３図は電子ビーム溶解装置の原理を示す説明図、
第４図は特性Ｘ線強度を示すグラフ、第５図は本発明の
他の実施例を示すフロー説明図、第６図は波長分散法の
原理を示す説明図である。 12…電子ビームガン 13…カソード 14…電子ビーム 15…水冷鋳型 17…分光器 18…検出器 19…増幅器 20…波高分析器 21…計数計 22…コンパレーター 23…ビーム制御部
及び第３図は電子ビーム溶解装置の原理を示す説明図、
第４図は特性Ｘ線強度を示すグラフ、第５図は本発明の
他の実施例を示すフロー説明図、第６図は波長分散法の
原理を示す説明図である。 12…電子ビームガン 13…カソード 14…電子ビーム 15…水冷鋳型 17…分光器 18…検出器 19…増幅器 20…波高分析器 21…計数計 22…コンパレーター 23…ビーム制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村岡 哲弘 兵庫県神戸市灘区篠原伯母野山町２−１― ３ (72)発明者 吉田 成一 兵庫県神戸市東灘区北青木２−10―６ (72)発明者 尾上 俊雄 兵庫県神戸市須磨区神の谷５−10―77 (72)発明者 西村 孝 兵庫県神戸市東灘区御影石町４−15―11 (56)参考文献 特公 昭38−5747（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (1)
- 【請求項１】電子ビームを偏向させつつ被加熱物質に照
射するに当たり、電子ビーム照射禁止領域に存在する物
質に固有の特性Ｘ線発生状況を検知すると共に該検知結
果をビームの遮断又はビームの偏向量修正として反映す
ることを特徴とする電子ビームの制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22967385A JPH063727B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 電子ビ−ム加熱における電子ビ−ムの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22967385A JPH063727B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 電子ビ−ム加熱における電子ビ−ムの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289829A JPS6289829A (ja) | 1987-04-24 |
| JPH063727B2 true JPH063727B2 (ja) | 1994-01-12 |
Family
ID=16895888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22967385A Expired - Lifetime JPH063727B2 (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 電子ビ−ム加熱における電子ビ−ムの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063727B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2589495B2 (ja) * | 1987-07-13 | 1997-03-12 | 日本航空電子工業株式会社 | 真空蒸着装置 |
| WO2008093676A1 (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-07 | Canon Anelva Corporation | 電子銃蒸着装置及び電子銃蒸着装置を用いた成膜方法 |
| CN106756810B (zh) * | 2017-01-04 | 2019-09-10 | 南京大学 | 一种材料的生长测试一体化系统 |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP22967385A patent/JPH063727B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6289829A (ja) | 1987-04-24 |
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