JPH07229796A - Surface temperature measuring method and device for molten substance - Google Patents

Surface temperature measuring method and device for molten substance

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JPH07229796A
JPH07229796A JP2419594A JP2419594A JPH07229796A JP H07229796 A JPH07229796 A JP H07229796A JP 2419594 A JP2419594 A JP 2419594A JP 2419594 A JP2419594 A JP 2419594A JP H07229796 A JPH07229796 A JP H07229796A
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JP
Japan
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electron beam
measuring
molten substance
surface temperature
molten
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2419594A
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Japanese (ja)
Inventor
Susumu Urano
晋 浦野
Ikuo Wakamoto
郁夫 若元
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a surface temperature measuring method and device for a molten substance in a vacuum container which can measure the surface temperature continuously at a high resolution. CONSTITUTION:A crucible 1 in which a molten substance 2 is filled is provided in a vacuum container 6, an electron beam 4 for heating is radiated from an electron gun 3 for heating on the outer side, the molten substance 2 is evaporated so as to generate a vapor 7, and the vapor 7 is deposited to an article 8 to be deposited. An electron beam 12 for measuring is radiated from an electron gun 11 for measuring, and when the beam 12 hits the molten substance 2, a bremsstrahlung X ray 19 is generated, and the profile of the X ray 19 is measured by an X-ray camera 13. Furthermore, in an image process device 17, the temperature is found from the variation amount of the image processed profile, because the variation amount of the profile depends on the surface temperature of the molten substance 2, and it is displayed on a temperature display device 18. Consequently, the surface temperature can be measured accurately continuously.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は真空容器中の溶融物質の
表面温度測定方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the surface temperature of a molten substance in a vacuum container.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3に蒸着装置における従来の表面温度
測定計を含めた装置の概念を示す。真空容器6内のるつ
ぼ1内に設置された溶融物質2は、加熱用電子銃3から
発生する加熱用電子ビーム4により加熱・溶融される。
なお、当該加熱用電子銃3は蒸気7が内部に流入するこ
とを回避するために、図示するように溶融物質2を直視
しない位置に設置して、加熱用電子ビーム4はるつぼ1
近傍に設置した偏向コイル5により偏向させた後に溶融
物質2内に入射するようにする。溶融物質2からは当該
表面部温度に応じた蒸気圧で蒸気7が発生する。このる
つぼ1上方に蒸着板8を設置することにより、当該蒸着
板8に当該蒸気7を蒸着させることができる。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows the concept of an apparatus including a conventional surface temperature measuring instrument in a vapor deposition apparatus. The molten substance 2 placed in the crucible 1 in the vacuum container 6 is heated and melted by the heating electron beam 4 generated from the heating electron gun 3.
In order to prevent the steam 7 from flowing into the heating electron gun 3, the heating electron beam 4 is installed at a position not directly looking at the molten substance 2 as shown in the drawing, and the heating electron beam 4 is moved to the crucible 1
After being deflected by the deflection coil 5 installed in the vicinity, it is made incident on the molten substance 2. Steam 7 is generated from the molten substance 2 at a steam pressure according to the surface temperature. By installing the vapor deposition plate 8 above the crucible 1, the vapor 7 can be vapor deposited on the vapor deposition plate 8.

【0003】溶融物質2からの蒸気の蒸発速度制御等の
目的のためには当該溶融物質2の表面温度を把握する必
要があるが、蒸発速度は前記蒸気圧により決定されるた
め当該表面温度の計測監視が必要となる。この目的のた
めに従来装置では真空容器6の一部に観測窓31を設
け、この窓31の外部に設置した多波長型(単色、二色
等)温度計により当該表面温度計測を行っていた。な
お、当該観測窓31は常時溶融物質2に対峙した配置と
すると蒸気7の蒸着により当該計測に支障を来すことか
ら、当該不具合を回避するために、(1)観測時のみ回
転シャッタ34を開状態とする方法、(2)図示しない
反射ミラーによる反射を利用してるつぼ1内を観測する
方法、等が採られてきた。
For the purpose of controlling the evaporation rate of the vapor from the molten substance 2, it is necessary to grasp the surface temperature of the molten substance 2, but since the evaporation rate is determined by the vapor pressure, the surface temperature Measurement monitoring is required. For this purpose, in the conventional apparatus, an observation window 31 is provided in a part of the vacuum container 6, and the surface temperature is measured by a multi-wavelength type (single color, two colors, etc.) thermometer installed outside the window 31. . Note that if the observation window 31 is always arranged so as to face the molten material 2, vapor deposition of the vapor 7 interferes with the measurement, so in order to avoid the problem, (1) the rotary shutter 34 is only used during observation. An open method, (2) a method of observing the inside of the crucible 1 using reflection by a reflection mirror (not shown), and the like have been adopted.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来、溶融物質の表面
温度計測に使用していた多色式温度計では以下の問題が
あった。
The multicolor thermometer which has been used to measure the surface temperature of a molten substance has the following problems.

【0005】(1)観測窓、反射ミラー等に蒸気が蒸着
することにより下記不具合を招来する。 (a)温度計への入射光量が低減して、測定感度の経時
的劣化、ひいては観測可能寿命の低下を招来する。ま
た、このため長時間連続した温度計測が不可能である。 (b)当該蒸着物の吸光度には波長依存性があることか
ら、多色温度計装置系使用時に設定する輻射率または輻
射率比に経時的変化を生じるため、測定精度に経時的変
動が生じる。
(1) The following problems are caused by vapor deposition of vapor on the observation window and the reflection mirror. (A) The amount of light incident on the thermometer is reduced, which leads to deterioration of measurement sensitivity with time and, in turn, deterioration of observable life. Further, this makes it impossible to measure temperature continuously for a long time. (B) Since the absorbance of the deposit is wavelength-dependent, the emissivity or emissivity ratio set when using the multicolor thermometer device system changes with time, and thus the measurement accuracy fluctuates with time. .

【0006】(2)観測窓と溶融物質間との距離、当該
幾何学的配置及び使用する多色式温度計装置系のレンズ
系倍率により当該溶融物質表面温度測定の位置及び範囲
が制限をうける。一般に観測窓に対する(a)蒸気付着
量及び(b)溶融物質からの受領輻射熱量の低減の目的
上、観測窓と溶融物質間との距離を大きくしなければな
らないため、特に測定位置分解能が低くなるという問題
があった。
(2) The position and range of the surface temperature measurement of the molten material are limited by the distance between the observation window and the molten material, the geometrical arrangement, and the lens system magnification of the multicolor thermometer device system used. . Generally, the distance between the observation window and the molten material must be increased for the purpose of reducing (a) the amount of vapor deposited on the observation window and (b) the amount of radiant heat received from the molten material. There was a problem of becoming.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、容器内の溶融物質の表面温度を測定
する方法として、溶融物質加熱用電子銃とは独立に測定
用の電子銃からの電子ビームを用いる方法及び加熱用電
子銃からの電子ビームを用いる方法を採用して、これら
の電子ビームのプロファイルを計測し、このプロファイ
ルの変化量が溶融物質の表面温度に依存することを利用
して温度を測定する方法を提供する。
In order to solve such a problem, the present invention provides a method for measuring the surface temperature of a molten substance in a container, in which an electron for measurement is provided independently of an electron gun for heating the molten substance. The method of using the electron beam from the gun and the method of using the electron beam from the heating electron gun are used to measure the profiles of these electron beams, and the amount of change in this profile depends on the surface temperature of the molten material. To provide a method for measuring temperature by utilizing.

【0008】又、溶融物質の表面温度測定装置として、
独立の電子銃を設け、この電子銃からの電子ビームのプ
ロファイルをX線カメラで計測し、画像処理してプロフ
ァイルの変化量から表面温度を測定し、表示する手段を
提供し、更に、加熱用電子銃からの電子ビームを測定用
に兼用させ、前記と同様にカメラで計測し、画像処理し
て表面温度を測定し、表示する手段も提供する。
Further, as a device for measuring the surface temperature of a molten substance,
An independent electron gun is provided, the profile of the electron beam from this electron gun is measured by an X-ray camera, image processing is performed, the surface temperature is measured from the amount of change in the profile, and a means for displaying is provided. The electron beam from the electron gun is also used for the measurement, and the means for measuring and displaying the surface temperature by performing image processing, measuring with the camera, and displaying the same is also provided.

【0009】即ち、請求項1の発明として、容器内の物
質を加熱してできた溶融物質の表面温度を測定する方法
において、前記溶融物質の加熱源とは独立に設置した電
子銃装置から出射する測定用電子ビームを前記溶融物質
に入射し、同溶融物質から発生する蒸気による散乱で生
じる同測定用電子ビームプロファイルの変化量が同測定
用電子ビーム入射部温度に依存することを利用して温度
を測定することを特徴とする溶融物質の表面温度測定方
法を提供する。
That is, according to the first aspect of the invention, in a method for measuring the surface temperature of a molten substance formed by heating a substance in a container, the substance is emitted from an electron gun device installed independently of the heating source of the molten substance. By utilizing the fact that the measuring electron beam is incident on the molten substance and the amount of change in the measuring electron beam profile caused by the scattering of the vapor generated from the molten substance depends on the temperature of the measuring electron beam incident part Provided is a method for measuring a surface temperature of a molten substance, which comprises measuring a temperature.

【0010】又、請求項2の発明として、容器内の物質
を加熱してできた溶融物質の表面温度を測定する方法に
おいて、前記溶融物質加熱用電子銃装置から出射する電
子ビームが同溶融物質に入射した際に、前記溶融物質か
ら発生する蒸気による散乱で生じる前記電子ビームプロ
ファイルの変化量が同電子ビーム入射部温度に依存する
ことを利用して温度を測定することを特徴とする溶融物
質の表面温度測定方法を提供する。
According to a second aspect of the present invention, in the method for measuring the surface temperature of a molten substance produced by heating a substance in a container, the electron beam emitted from the electron gun device for heating the molten substance is the same molten substance. The molten substance is characterized in that the temperature is measured by utilizing the fact that the amount of change in the electron beam profile caused by the scattering of the vapor generated from the molten substance upon incidence on is dependent on the temperature of the electron beam incident part. A method for measuring the surface temperature of a.

【0011】又、請求項3の発明として、容器内の物質
を加熱してできた溶融物質の表面温度を測定する温度測
定装置において、前記溶融物質加熱源とは独立に設置し
た電子銃装置、同電子銃装置から放出された測定用電子
ビームの前記溶融物質上におけるビームプロファイルを
計測するX線カメラ、同X線カメラにより測定した電子
ビームプロファイル像を画像処理して2次元的強度分布
を求めるための画像処理装置及び同画像処理装置を用い
て評価した電子ビームプロファイル像を基に算出した前
記溶融物質の表面温度を表示する温度表示器とを具備し
てなることを特徴とする溶融物質の表面温度測定装置を
提供する。
According to a third aspect of the present invention, in a temperature measuring device for measuring a surface temperature of a molten substance formed by heating a substance in a container, an electron gun device installed independently of the molten substance heating source, An X-ray camera for measuring the beam profile of the measuring electron beam emitted from the electron gun device on the molten material, and an image processing of the electron beam profile image measured by the X-ray camera to obtain a two-dimensional intensity distribution. And a temperature indicator for displaying the surface temperature of the molten substance calculated based on the electron beam profile image evaluated using the image processing device for the molten substance. A surface temperature measuring device is provided.

【0012】更に、請求項4の発明として、容器内の物
質を加熱してできた溶融物質の表面温度を測定する温度
測定装置において、前記溶融物質加熱源を兼ねる電子銃
装置、同電子銃装置から放出された電子ビームの前記溶
融物質上におけるビームプロファイルを計測するX線カ
メラ、同X線カメラにより測定した電子ビームプロファ
イル像を画像処理して2次元的強度分布を求めるための
画像処理装置及び当該画像処理装置を用いて評価した電
子ビームプロファイル像を基に算出した前記溶融物質表
面温度を表示する温度表示器とを具備してなることを特
徴とする溶融物質の表面温度測定装置を提供する。
Further, as a fourth aspect of the present invention, in a temperature measuring device for measuring a surface temperature of a molten substance formed by heating a substance in a container, an electron gun device and an electron gun device also serving as the molten substance heating source. An X-ray camera for measuring a beam profile of an electron beam emitted from the molten substance on the molten material, an image processing device for image-processing an electron beam profile image measured by the X-ray camera to obtain a two-dimensional intensity distribution, A surface temperature measuring device for a molten material, comprising: a temperature indicator for displaying the surface temperature of the molten material calculated based on an electron beam profile image evaluated using the image processing apparatus. .

【0013】[0013]

【作用】本発明は前述のような手段であり、その請求項
1の発明においては、溶融物質加熱用電子銃とは独立に
設置した電子銃からの測定用電子ビームが溶融物質に入
射する。入射した電子ビームのプロファイルは溶融物質
から発生する蒸気との散乱により変化する。電子ビーム
のプロファイル変化量は当該蒸気密度量及び有意な散乱
領域における電子ビーム行路長に依存するが、蒸気の蒸
気圧が溶融物質表面温度に依存するため、電子ビームの
当該溶融物質への入射時におけるビームプロファイルが
当該溶融物質表面温度に依存することを利用して、当該
ビームプロファイルの変化量から当該表面温度評価が行
える。
The present invention is the above-mentioned means. In the first aspect of the invention, the measuring electron beam from the electron gun installed independently of the electron gun for heating the molten material impinges on the molten material. The profile of the incident electron beam changes due to scattering with the vapor generated from the molten material. The amount of change in the electron beam profile depends on the amount of vapor density and the electron beam path length in a significant scattering region, but since the vapor pressure of the vapor depends on the surface temperature of the molten material, the electron beam incident on the molten material The surface temperature can be evaluated from the amount of change in the beam profile by utilizing the fact that the beam profile in 1) depends on the surface temperature of the molten material.

【0014】又、請求項2の発明においては、溶融物質
の加熱用の電子ビームを測定用として計測し、その電子
ビームプロファイルが溶融物質表面温度に依存すること
を利用したので前述の請求項1の発明と同じ作用とな
る。
Further, in the invention of claim 2, the electron beam for heating the molten substance is measured for measurement, and the fact that the electron beam profile depends on the surface temperature of the molten substance is utilized. The same effect as the invention of.

【0015】又、請求項3の発明は装置としての発明で
あり、測定用として独立に設置した電子銃からの測定用
電子ビームの溶融物質上における電子ビームプロファイ
ルをX線カメラで計測し、このプロファイルを画像処理
装置で2次元的に強度分布を求める。このプロファイル
は前述の請求項1の発明と同じく溶融物質表面温度に依
存するので表面温度の変化に応じて変動する。この変化
量から温度を求め、温度表示器に表示する。
Further, the invention of claim 3 is an invention as an apparatus, wherein an electron beam profile on a molten substance of an electron beam for measurement from an electron gun independently installed for measurement is measured by an X-ray camera. The intensity distribution is two-dimensionally obtained from the profile by the image processing apparatus. Since this profile depends on the surface temperature of the molten material as in the case of the above-mentioned first aspect of the invention, it changes according to the change of the surface temperature. The temperature is obtained from this variation and displayed on the temperature display.

【0016】更に、請求項4の発明においては、前述の
請求項3の発明の測定用電子ビームプロファイルの代わ
りに溶融物質加熱用の電子ビームプロファイルを測定に
利用し、これをX線カメラで計測するようにしたので、
請求項3の発明と同様の作用を奏することになる。この
場合は、温度測定位置が加熱用電子ビームの位置に限定
されるが、測定用電子銃が不要となり、電子銃の設置台
数が低減するという効果がある。
Further, in the invention of claim 4, instead of the measuring electron beam profile of the invention of claim 3 described above, an electron beam profile for heating the molten substance is used for measurement, and this is measured by an X-ray camera. I decided to do so,
The same effect as the invention of claim 3 is exerted. In this case, the temperature measurement position is limited to the position of the heating electron beam, but the measurement electron gun is not required, and the number of electron guns installed is reduced.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図1は本発明の一実施例に係る溶融物質
の表面温度測定装置の構成図である。図において、6は
真空容器で内部に溶融物質2を入れたるつぼ1があり、
真空容器6の一部より加熱用電子ビーム4を入射する加
熱用電子銃3が取付けられている。5は加熱用電子ビー
ム4を偏向させる偏向コイル、7は加熱用電子ビーム4
で加熱されて蒸発する溶融物質2の蒸気で、8は被蒸着
物である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a surface temperature measuring apparatus for a molten substance according to an embodiment of the present invention. In the figure, 6 is a vacuum container having a crucible 1 containing a molten substance 2 therein,
A heating electron gun 3 is attached to which the heating electron beam 4 is incident from a part of the vacuum container 6. Reference numeral 5 is a deflection coil for deflecting the heating electron beam 4, and 7 is a heating electron beam 4.
The vapor of the molten substance 2 which is heated and vaporized by the reference numeral 8 is an object to be vapor-deposited.

【0018】11は真空容器6の外部表面に取付けられ
た測定用電子銃、12は電子銃11より発射する測定用
電子ビーム、13はX線カメラ、14はX線カメラ13
を保護するベリリウム窓、15は遮蔽板、16はX線カ
メラ13からの画像信号を入力するビームプロファイル
モニタ、17は画像処理装置、18は画像処理の結果か
ら得られる温度を表示する温度表示器である。19は制
動X線、21は真空容器6のTMP(主排気装置)、2
2はRP(補助排気装置)である。
Reference numeral 11 is a measuring electron gun attached to the outer surface of the vacuum container 6, 12 is a measuring electron beam emitted from the electron gun 11, 13 is an X-ray camera, and 14 is an X-ray camera 13.
A beryllium window for protecting the screen, 15 a shielding plate, 16 a beam profile monitor for inputting an image signal from the X-ray camera 13, 17 an image processing device, and 18 a temperature indicator for displaying the temperature obtained from the result of the image processing. Is. Reference numeral 19 is a braking X-ray, 21 is a TMP (main exhaust device) of the vacuum container 6, 2
Reference numeral 2 is an RP (auxiliary exhaust device).

【0019】このような装置において、るつぼ1内に設
置された溶融物質2は加熱用電子銃3から発生する電子
ビーム4により加熱・溶融され、当該部表面温度に対応
した蒸気圧で蒸発し、蒸気7が発生する。このるつぼ1
上方に蒸着板8を設置することになり、当該蒸着板8に
当該蒸気7を蒸着させる。
In such an apparatus, the molten substance 2 installed in the crucible 1 is heated and melted by the electron beam 4 generated from the heating electron gun 3, and evaporated at a vapor pressure corresponding to the surface temperature of the portion, Steam 7 is generated. This crucible 1
The vapor deposition plate 8 is installed above, and the vapor 7 is vapor deposited on the vapor deposition plate 8.

【0020】当該溶融物質2の表面温度は以下の要領に
より求める。加熱源とは別に測定用電子銃11を設置す
る。なお、当該測定用電子銃11は高加速電圧・低出力
で運転するものとする。これは、(1)測定対象とする
表面温度に対する熱的外乱の影響を極力小さくするこ
と、及び(2)後述のとおりビームプロファイル計測時
に利用する制動X線量は加速電圧及びビーム電流に依存
するが前者への依存性が後者に対するよりも大きいこ
と、に基づくものである。
The surface temperature of the molten substance 2 is determined by the following procedure. The measuring electron gun 11 is installed separately from the heating source. The measuring electron gun 11 is operated at a high acceleration voltage and a low output. This is because (1) the influence of thermal disturbance on the surface temperature to be measured is minimized, and (2) the braking X-ray dose used at the time of beam profile measurement depends on the accelerating voltage and the beam current. It depends on the dependence on the former being greater than on the latter.

【0021】測定用電子銃11から発生する電子ビーム
12を溶融物質2内に入射させた場合、当該溶融物質2
の表面温度に応じて電子ビーム12プロファイルは以下
のとおりとなる。
When the electron beam 12 generated from the measuring electron gun 11 is made to enter the molten substance 2, the molten substance 2
The electron beam 12 profile is as follows according to the surface temperature of

【0022】(a)当該溶融物質2表面温度が低く蒸気
7発生量が少ない場合;当該溶融物質2からの蒸気7発
生量が無視できるため当該入射電子ビーム12は蒸気7
による散乱を殆ど受けない。これより、当該電子ビーム
12プロファイルは蒸気7の影響を受けない。
(A) When the surface temperature of the molten substance 2 is low and the amount of vapor 7 generated is small; the incident electron beam 12 is vapor 7 because the amount of vapor 7 generated from the molten substance 2 is negligible.
Almost no scattering by. Therefore, the electron beam 12 profile is not affected by the vapor 7.

【0023】(b)当該溶融物質2表面温度が高く蒸気
7発生量が多い場合;当該溶融物質2からの蒸気7発生
量は当該表面温度に対応した蒸気圧により増加すること
により散乱の影響を受ける前の電子ビーム12起動に対
し有意な影響を受ける蒸気密度等になった場合には当該
入射電子ビーム12の当該溶融物質2への入射時におけ
るビームプロファイルは前記蒸気密度等に応じて、即ち
溶融物質2表面温度に対応して変化する(幅が拡がりピ
ーク値が下がる)こととなる。
(B) When the surface temperature of the molten substance 2 is high and the amount of steam 7 generated is large; the amount of vapor 7 generated from the molten substance 2 increases due to the vapor pressure corresponding to the surface temperature, and thus influences scattering. When the vapor density or the like has a significant effect on the activation of the electron beam 12 before it is received, the beam profile of the incident electron beam 12 at the time of incidence on the molten substance 2 depends on the vapor density or the like, that is, It changes in accordance with the surface temperature of the molten substance 2 (width increases and peak value decreases).

【0024】電子ビーム12が溶融物質に入射した場合
には、溶融物質材質、入射電子ビームのエネルギ、ビー
ム電流量等に応じた量の制動X線19が放出される。こ
れより、当該制動X線19のプロファイルを真空容器6
の外側に設置したX線カメラ13により計測することに
より入射電子ビーム12のプロファイルを計測・評価す
ることができる。ここで、X線カメラ13とは、例えば
主としてピンホール光学系及びマイクロチャンネルプレ
ートから構成され電子ビーム12照射時に溶融物質2部
から放出される制動X線19像を2次元的に検出できる
装置を意味する。なお、真空容器6とX線カメラ13の
間には真空保持及び制動X線量低減量抑制の目的のため
にベリリウム窓14を設置してある。
When the electron beam 12 is incident on the molten material, the braking X-rays 19 are emitted in an amount corresponding to the material of the molten material, the energy of the incident electron beam, the amount of beam current and the like. From this, the profile of the braking X-ray 19 can be changed to the vacuum container 6
The profile of the incident electron beam 12 can be measured and evaluated by measuring with an X-ray camera 13 installed outside the. Here, the X-ray camera 13 is, for example, a device mainly composed of a pinhole optical system and a microchannel plate and capable of two-dimensionally detecting the braking X-ray 19 image emitted from the molten material 2 part when the electron beam 12 is irradiated. means. A beryllium window 14 is provided between the vacuum container 6 and the X-ray camera 13 for the purpose of maintaining a vacuum and suppressing the amount of braking X-ray dose reduction.

【0025】前記X線カメラ13により計測した電子ビ
ーム12像を画像処理装置17により画像処理する、即
ち2次元的強度分布評価を行うことにより電子ビームプ
ロファイルを得る。
An image of the electron beam 12 measured by the X-ray camera 13 is image-processed by the image processing device 17, that is, a two-dimensional intensity distribution evaluation is performed to obtain an electron beam profile.

【0026】図3はビームプロファイルの計測によるビ
ームプロファイル変化の例を示す。本図では蒸気との散
乱の影響有無時の2ケースの測定例を同一倍率で測定し
た場合に関して示してある。図中(A)は蒸気との散乱
の影響がある場合、(B)は蒸気との散乱の影響が無視
できる場合の制動X線量の変化を示し、(C)は加熱用
電子ビームによるバックグラウンドをそれぞれ示してい
る。前述のとおり散乱の影響により電子ビーム軌道が影
響を受ける場合には電子ビーム形状は(A)に示すよう
に拡がることとなる。このため、両ビームプロファイル
の中央値絶対値・相対値またはその変化量、半値全幅絶
対値・相対値またはその変化量等は溶融物質2の表面温
度に対応することとなる。
FIG. 3 shows an example of changes in the beam profile due to measurement of the beam profile. In this figure, two cases of measurement with and without the influence of scattering with vapor are shown at the same magnification. In the figure, (A) shows a change in the X-ray dose when there is an influence of scattering with vapor, (B) shows a case where the influence of scattering with vapor can be ignored, and (C) shows a background due to a heating electron beam. Are shown respectively. As described above, when the electron beam trajectory is affected by the influence of scattering, the electron beam shape is expanded as shown in (A). Therefore, the median absolute value / relative value or the change amount of both beam profiles and the full width half maximum absolute value / relative value or the change amount thereof correspond to the surface temperature of the molten substance 2.

【0027】ビームプロファイル変化量と表面温度の関
係は、例えば、当該ビームプロファイル変化量は発生蒸
気が殆どない条件におけるビームプロファイルを基本条
件としたモンテカルロシミュレションによる散乱解析を
行うことにより理論的評価を行うこともできるが、一般
に蒸着装置等で加熱源として電子ビームを使用する場合
には図示した例のように加熱用の電子ビーム4をるつぼ
1近傍に設置した偏向コイル5により偏向させて入射さ
せるため入射電子ビーム12の軌道は当該偏向コイル5
による磁場の影響も受けることから、実際には使用する
装置体系において予め多色温度計等を用いた表面温度測
定値とビームプロファイル変化量の比較を行っておくほ
うが精度の高い表面温度評価を行うことが期待できる。
The relation between the amount of change in beam profile and the surface temperature can be theoretically evaluated, for example, by performing scattering analysis by Monte Carlo simulation with the beam profile under the condition that almost no vapor is generated. Although it can be performed, generally, when an electron beam is used as a heating source in a vapor deposition apparatus or the like, the electron beam 4 for heating is deflected by a deflection coil 5 installed in the vicinity of the crucible 1 as shown in FIG. Therefore, the trajectory of the incident electron beam 12 is the deflection coil 5 concerned.
Since it is also affected by the magnetic field due to the magnetic field, it is more accurate to compare the surface temperature measurement value using a multicolor thermometer with the beam profile change amount in advance in the equipment system used for more accurate surface temperature evaluation. Can be expected.

【0028】X線カメラ13では、測定用電子ビーム1
2による制動X線像の他に加熱用電子ビーム4による制
動X線像も捉えるが、一般の市販加熱用電子銃加速電圧
は制動輻射が招来する問題を回避するために40keV 以
下であるため、制動輻射線量は加速電圧依存性の方が高
いことから、測定用電子ビームは高加速エネルギとする
ことで、両像の分離はできる。例えば文献データ(S.Sc
hiller et al. :ELECTRON BEAM TECHNOLOGY(1982 Wil
ey-Interscience Pub.)p33記載)では100kV,
0.1A(10kW)の電子ビームと40kV,10A(4
00kW)の電子ビームの制動X線量は300:10であ
り、計測系S/N 比としては特に問題とならない。
In the X-ray camera 13, the measuring electron beam 1
The braking X-ray image by the heating electron beam 4 is also captured in addition to the braking X-ray image by 2. However, the general commercial heating electron gun accelerating voltage is 40 keV or less in order to avoid the problem of braking radiation. Since the bremsstrahlung dose has a higher dependence on the accelerating voltage, it is possible to separate the two images by setting the measuring electron beam to have a high accelerating energy. For example, literature data (S.Sc
hiller et al .: ELECTRON BEAM TECHNOLOGY (1982 Wil
ey-Interscience Pub.) p33), 100kV,
Electron beam of 0.1 A (10 kW) and 40 kV, 10 A (4
The braking X-ray dose of the electron beam (00 kW) is 300: 10, which does not cause any particular problem as the measurement system S / N ratio.

【0029】なお、X線カメラ13内への蒸気7の流入
を回避するために真空容器6内にベリリウム窓14と溶
融物質2の間に遮蔽板15等を設置する必要があるが、
当該遮蔽板15に蒸気7が蒸着してもX線カメラ13に
よる電子ビームプロファイル計測において、ビーム強度
絶対値には変化が生じるものの半値全幅等の評価には影
響がないため、本温度測定系は当該電子ビームが観測で
きる程度の蒸着量に対応した寿命を有することとなる。
It is necessary to install a shield plate 15 or the like between the beryllium window 14 and the molten substance 2 in the vacuum container 6 in order to avoid the inflow of the vapor 7 into the X-ray camera 13.
Even if the vapor 7 is vapor-deposited on the shielding plate 15, in the electron beam profile measurement by the X-ray camera 13, the absolute value of the beam intensity changes, but this does not affect the evaluation of the full width at half maximum, etc. The electron beam has a lifetime corresponding to the amount of vapor deposition so that the electron beam can be observed.

【0030】また、使用する計測用電子ビーム12を直
径の小さいスポット状のものを使用することにより、従
来使用していた多色温度計等よりも位置分解能の高い計
測を行うことが可能となる。なお、この場合の位置分解
能は、(1)使用する計測用電子ビーム12の直径、
(2)X線カメラの測定分解能、(3)校正を多色温度
計で実施する場合には当該多色温度計のもつ位置分解能
等、により決定される。
Further, by using a measuring spot having a small diameter as the measuring electron beam 12 to be used, it becomes possible to carry out a measurement with a higher position resolution than a multicolor thermometer or the like used conventionally. . The position resolution in this case is (1) the diameter of the measuring electron beam 12 used,
It is determined by (2) the measurement resolution of the X-ray camera and (3) the position resolution of the multicolor thermometer when the calibration is performed by the multicolor thermometer.

【0031】以上、本発明を用いた装置の具体例を説明
したが、測定用電子銃は必ずしも加熱用電子銃と異なる
ものである必要はない。加熱用電子ビームを照射するこ
とに伴う放射される制動X線のみを利用することで同様
な計測を行うことができる。但し、この場合には、所要
電子銃装置台数が低減でき、且つ計測電子ビームにバッ
クグラウンドが低い等の利点があるが、温度測定可能位
置が電子ビームを照射している位置のみに限定されてし
まうことになる。
Although specific examples of the apparatus using the present invention have been described above, the measuring electron gun does not necessarily have to be different from the heating electron gun. The same measurement can be performed by using only the braking X-rays emitted by irradiating the heating electron beam. However, in this case, although the number of required electron gun devices can be reduced and the background of the measurement electron beam is low, the temperature measurable position is limited to only the position where the electron beam is irradiated. Will end up.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上、具体的に説明したように本発明に
おいては、測定用電子ビームを溶融金属に出射し、その
電子ビームプロファイルを計測し、又は測定用電子ビー
ムの代りに加熱用電子ビームのプロファイルを計測して
そのプロファイル変化量が電子ビーム入射部の表面温度
に依存することを利用した表面温度測定方法及びそのプ
ロファイルをX線カメラで計測し、画像処理にその変化
量が溶融物質の表面温度に依存することを利用して表面
温度を測定する装置としたので、溶融物質等の表面温度
測定を目的として従来使用されてきた温度計と比較して
以下の効果が得られる。
As described above in detail, in the present invention, the electron beam for measurement is emitted to the molten metal and the electron beam profile thereof is measured, or the electron beam for heating is used instead of the electron beam for measurement. The surface temperature measurement method that utilizes the fact that the profile change is dependent on the surface temperature of the electron beam incident part and that profile is measured with an X-ray camera Since the device for measuring the surface temperature is used by utilizing the dependence on the surface temperature, the following effects can be obtained as compared with a thermometer which has been conventionally used for the purpose of measuring the surface temperature of a molten substance or the like.

【0033】(1)長寿命で且つ測定精度の経時的変動
が殆どない。このため、長時間連続で溶融物質表面温度
の計測が可能となる。
(1) It has a long life and there is almost no change in measurement accuracy over time. Therefore, the surface temperature of the molten material can be continuously measured for a long time.

【0034】(2)測定位置分解能を高くすることが可
能である。
(2) It is possible to increase the measurement position resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る溶融物質の表面温度測
定装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a surface temperature measuring device for a molten substance according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例におけるビームプロファイル
測定結果の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a beam profile measurement result according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来の溶融物質の表面温度測定装置の概略構成
図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional surface temperature measuring device for molten substances.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 るつぼ 2 溶融物質 3 加熱用電子銃 6 真空容器 7 蒸気 8 被蒸着物 11 測定用電子銃 12 測定用電子ビーム 13 X線カメラ 14 ベリリウム窓 17 画像処理装置 18 温度表示器 19 制動X線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 crucible 2 molten substance 3 electron gun for heating 6 vacuum container 7 vapor 8 vapor deposition object 11 electron gun for measurement 12 electron beam for measurement 13 X-ray camera 14 beryllium window 17 image processor 18 temperature indicator 19 braking X-ray

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 容器内の物質を加熱してできた溶融物質
の表面温度を測定する方法において、前記溶融物質の加
熱源とは独立に設置した電子銃装置から出射する測定用
電子ビームを前記溶融物質に入射し、同溶融物質から発
生する蒸気による散乱で生じる同測定用電子ビームプロ
ファイルの変化量が同測定用電子ビーム入射部温度に依
存することを利用して温度を測定することを特徴とする
溶融物質の表面温度測定方法。
1. A method for measuring a surface temperature of a molten substance formed by heating a substance in a container, wherein a measuring electron beam emitted from an electron gun device installed independently of a heating source of the molten substance is used. The temperature is measured by utilizing the fact that the amount of change in the electron beam profile for measurement that is incident on the molten substance and is caused by scattering by vapor generated from the molten substance depends on the temperature of the electron beam incident portion for measurement. A method for measuring the surface temperature of a molten substance.
【請求項2】 容器内の物質を加熱してできた溶融物質
の表面温度を測定する方法において、前記溶融物質加熱
用電子銃装置から出射する電子ビームが同溶融物質に入
射した際に、前記溶融物質から発生する蒸気による散乱
で生じる前記電子ビームプロファイルの変化量が同電子
ビーム入射部温度に依存することを利用して温度を測定
することを特徴とする溶融物質の表面温度測定方法。
2. A method for measuring a surface temperature of a molten substance formed by heating a substance in a container, wherein when an electron beam emitted from the electron gun device for heating the molten substance is incident on the molten substance, A method for measuring a surface temperature of a molten substance, characterized in that the temperature is measured by utilizing the fact that the amount of change in the electron beam profile caused by scattering by the vapor generated from the molten substance depends on the temperature of the electron beam incident part.
【請求項3】 容器内の物質を加熱してできた溶融物質
の表面温度を測定する温度測定装置において、前記溶融
物質加熱源とは独立に設置した電子銃装置、同電子銃装
置から放出された測定用電子ビームの前記溶融物質上に
おけるビームプロファイルを計測するX線カメラ、同X
線カメラにより測定した電子ビームプロファイル像を画
像処理して2次元的強度分布を求めるための画像処理装
置及び同画像処理装置を用いて評価した電子ビームプロ
ファイル像を基に算出した前記溶融物質の表面温度を表
示する温度表示器とを具備してなることを特徴とする溶
融物質の表面温度測定装置。
3. A temperature measuring device for measuring a surface temperature of a molten substance formed by heating a substance in a container, wherein an electron gun device provided independently of the molten substance heating source and emitted from the electron gun device. X-ray camera for measuring the beam profile of the measuring electron beam on the molten material,
Image processing apparatus for image-processing an electron beam profile image measured by a line camera, and a surface of the molten substance calculated based on the electron beam profile image evaluated by the image processing apparatus A surface temperature measuring device for a molten substance, comprising: a temperature indicator for displaying the temperature.
【請求項4】 容器内の物質を加熱してできた溶融物質
の表面温度を測定する温度測定装置において、前記溶融
物質加熱源を兼ねる電子銃装置、同電子銃装置から放出
された電子ビームの前記溶融物質上におけるビームプロ
ファイルを計測するX線カメラ、同X線カメラにより測
定した電子ビームプロファイル像を画像処理して2次元
的強度分布を求めるための画像処理装置及び当該画像処
理装置を用いて評価した電子ビームプロファイル像を基
に算出した前記溶融物質表面温度を表示する温度表示器
とを具備してなることを特徴とする溶融物質の表面温度
測定装置。
4. A temperature measuring device for measuring a surface temperature of a molten substance formed by heating a substance in a container, wherein an electron gun device also serving as the molten substance heating source, and an electron beam emitted from the electron gun device. An X-ray camera for measuring a beam profile on the molten substance, an image processing apparatus for image-processing an electron beam profile image measured by the X-ray camera to obtain a two-dimensional intensity distribution, and the image processing apparatus. A surface temperature measuring device for a molten material, comprising: a temperature indicator for displaying the surface temperature of the molten material calculated based on the evaluated electron beam profile image.
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Cited By (3)

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