JPH11253760A - 電子ビーム軌道偏向装置および原子レーザ法同位体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属蒸気発生用るつぼからの後方散乱電子を
前記るつぼ内に着点させる電子ビーム軌道偏向手段を備
えた原子レーザ法同位体分離装置を提供する。 【解決手段】 電子銃１から出射された電子ビーム２の
軌道を偏向して金属蒸気発生用るつぼ７に着点させる磁
界を発生するコイル５を金属蒸気発生用るつぼ７の下側
に設置し、金属蒸気発生用るつぼ７の短い方向に一様な
磁界を形成する磁極片６を対向させて金属蒸気発生用る
つぼ７の軸と磁極片６の軸とを傾けて設置し、金属蒸気
発生用るつぼ７の短い方向に斜めの磁界を形成する電子
ビーム軌道偏向手段を備えたので、電子ビームによる蒸
発金属生成手段の熱効率を高めるとともに、原子レーザ
法同位体分離装置の蒸気封入器のメンテナンス周期を長
くできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム軌道偏
向装置に係り、特に、原子レーザ法同位体分離装置や電
子ビーム直線型蒸着装置において、電子ビームを金属蒸
気発生用るつぼに照射したときに発生する後方散乱電子
を有効利用するための手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、原子レーザ法同位体分離装置で
は、縦長の金属蒸気発生用るつぼに金属を収納し、この
金属に電子ビームを照射して加熱し、金属を溶融し蒸発
させて金属蒸気流をつくる。その金属蒸気流の中の分離
対象となる金属同位元素だけをイオン化し、他の金属蒸
気から電気的に分離し、帯電させた複数の長尺回収板に
より回収する。

【０００３】原子レーザ法同位体分離装置において、金
属蒸気発生用るつぼは、金属蒸気にレーザビームを照射
する関係上、一般にレーザビームに沿う縦長に形成され
る。縦長の金属蒸気発生用るつぼに電子ビームを効率良
く照射するには、円径の電子ビーム発生部を有する電子
銃からの円状の電子ビームを走査し、金属蒸気発生用る
つぼの中の蒸発金属に電子ビームを直線的に照射しなけ
ればならない。

【０００４】《従来例１》図１０は、従来の原子レーザ
法同位体分離装置の構造の一例を示す平面図であり、図
１１は、図１０の原子レーザ法同位体分離装置の構造の
一例を示す側断面図である。

【０００５】真空容器１６の側壁には、電子銃１が設置
されている。電子銃１から水平角ａの範囲に出射される
電子ビーム２は、蒸気封入器１０の側壁に形成した開口
部を通り、コイル５および磁極片６からなる電子ビーム
軌道偏向装置により軌道を約９０°偏向され金属蒸気発
生用るつぼ７内の金属に照射される。

【０００６】電子ビーム軌道偏向装置は、この場合、金
属蒸気発生用るつぼ７の長手方向と平行な磁力線４を形
成している。電子銃１から水平角ａの範囲で周期的に出
射された電子ビーム２は、この磁力線４により、磁気的
に軌道を偏向され、金属蒸気発生用るつぼ７内の金属に
直線的に照射される。なお、金属蒸気発生用るつぼ７か
ら発生した金属蒸気が電子銃１に付着するのを防ぐため
に、電子銃１は、蒸気封入器１０の外側に設置されてい
る。蒸気封入器１０内の上部には、図１１の紙面に垂直
に照射されるレーザビームに沿って、帯電させた複数の
長尺回収板１１が設置されている。

【０００７】金属蒸気発生用るつぼ７から発生した金属
蒸気流の中では、レーザビームにより分離対象となる金
属同位元素だけがイオン化され、他の金属蒸気から電気
的に分離され、帯電させた複数の長尺回収板１１により
回収される。

【０００８】この従来例の原子レーザ法同位体分離装置
においては、電子ビーム２を金属蒸気発生用るつぼ７に
照射したときに発生する後方散乱電子３を、図１１に示
すように、蒸気封入器１０の内壁で受け止めている。後
方散乱電子３は、電子ビーム２の約３〜５割も発生する
ので、蒸気封入器１０は、後方散乱電子３の熱エネルギ
ーを除去するために強く冷却されている。

【０００９】《従来例２》図１２は、原子レーザ法同位
体分離装置以外の電子ビーム軌道偏向装置の適用分野と
して、特開昭62-13568号に記載された従来の電子ビーム
直線型蒸着装置の構造を示す平面図であり、図１３は、
図１２の電子ビーム直線型蒸着装置の構造を示す側断面
図である。

【００１０】この電子ビーム直線型蒸着装置において
は、金属蒸気発生用るつぼ７の側面上方に、電子ビーム
２を偏向するコイル５が、設置されている。コイル５
は、金属蒸気発生用るつぼ７上方に、金属蒸気発生用る
つぼ７の短辺方向と平行に磁力線４を形成している。電
子ビーム２は、この磁力線４に斜めに入射し、軌道を偏
向され、金属蒸気発生用るつぼ７に照射される。

【００１１】この電子ビーム直線型蒸着装置では、後方
散乱電子が図示しない蒸着対象の板に干渉することを防
止するため、コイル５および磁極片６からなる電子ビー
ム偏向装置を設けている。すなわち、後方散乱電子は、
磁力線４に巻きつくような軌道を描くので、コイル５お
よび磁極片６からなる電子ビーム偏向装置内にトラップ
されることになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】図１０および図１１の
原子レーザ法同位体分離装置に設置されている電子ビー
ム軌道偏向装置では、電子銃１から出射された電子ビー
ム２の５〜７割が金属の加熱に使用されるが、残り３〜
５割は、後方散乱電子３として蒸気封入器１０の内壁に
衝突するので、金属を加熱して溶融し蒸発させる装置と
しての熱効率が悪い。また、蒸気封入器１０は、後方散
乱電子３により損傷されやすい。

【００１３】そこで、後方散乱電子３による損傷を防ぐ
ため、図１２および図１３のコイル５および磁極片６か
らなる電子ビーム偏向装置を、図１０および図１１の原
子レーザ法同位体分離装置に設置することを考えてみ
る。原子レーザ法同位体分離装置においては、回収板１
１で回収されなかった金属蒸気を蒸気封入器１０の表面
で溶融状態にして還流させ、金属蒸気発生用るつぼ７に
戻している。その際、蒸気封入器１０の表面温度は、一
旦蒸発させた金属が固化しないように高温に保たれてい
る。

【００１４】したがって、特開昭62-13568号の電子ビー
ム直線型蒸着装置のように、金属蒸気発生用るつぼ７の
上方にコイル５および磁極片６からなる電子ビーム偏向
装置の少なくとも一部を配置する形式では、コイル５お
よび磁極片６を前記高温からいかに保護するかという新
たな問題とこれらの部材に蒸気が付着することをいかに
防止するかという新たな問題とが生ずる。

【００１５】本発明の目的は、電子ビームの軌道を偏向
し金属蒸気発生用るつぼ内の金属に照射して金属蒸気を
発生させる装置において、コイルおよび磁極片からなる
電子ビーム偏向装置を金属蒸気発生用るつぼの高熱およ
び金属蒸気から保護しつつ、後方散乱電子を金属蒸気発
生用るつぼ内に着点させ、電子ビームによる蒸発金属生
成手段の熱効率を高め、原子レーザ法同位体分離装置等
の蒸気封入器のメンテナンス周期を長くできる電子ビー
ム軌道偏向装置を提供することである。

【００１６】本発明の他の目的は、後方散乱電子を金属
蒸気発生用るつぼ内に着点させる電子ビーム軌道偏向装
置を備えた原子レーザ法同位体分離装置を提供すること
である。

【００１７】本発明の別の目的は、後方散乱電子を金属
蒸気発生用るつぼ内に着点させる電子ビーム軌道偏向装
置を備えた電子ビーム蒸着装置を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電子銃からの電子ビームを縦長の金属蒸
気発生用るつぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させる金
属蒸気発生装置において、電子銃から出射された電子ビ
ームの軌道を偏向し金属蒸気発生用るつぼに着点させる
ための磁界を発生するコイルと磁極片とからなり、前記
コイルが、金属蒸気発生用るつぼの下に設置され、前記
磁極片が、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対向して
設置され、かつ、金属蒸気発生用るつぼの軸と磁極片の
軸とが水平方向で傾けて設置され、コイルおよび磁極片
が、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対して斜めの磁
界を形成する電子ビーム軌道偏向装置を提案するもので
ある。

【００１９】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、電子銃から出射された電子ビームの軌道を偏向し金
属蒸気発生用るつぼに着点させるための磁界を発生する
複数のコイルと対応する数の磁極片とからなり、前記各
コイルが、金属蒸気発生用るつぼの下に設置され、前記
各磁極片が、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対向し
て設置され、かつ、金属蒸気発生用るつぼの軸と磁極片
の軸とが水平方向で傾けて設置され、それぞれのコイル
および磁極片が、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対
して斜めの磁界を形成する電子ビーム軌道偏向装置を提
案するものである。

【００２０】本発明は、さらに、上記目的を達成するた
めに、電子銃から出射された電子ビームの軌道を偏向し
金属蒸気発生用るつぼに着点させるための磁界を発生す
るコイルと磁極片とからなり、前記磁極片が、金属蒸気
発生用るつぼの短い方向に対向して設置され、前記コイ
ルが、磁極片と金属蒸気発生用るつぼとの対向部にそれ
ぞれ設置され、かつ、金属蒸気発生用るつぼの軸と磁極
片の軸とが水平方向で傾けて設置され、コイルおよび磁
極片が、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対して斜め
の磁界を形成する電子ビーム軌道偏向装置を提案するも
のである。

【００２１】本発明は、上記目的を達成するために、電
子銃から出射された電子ビームの軌道を偏向し金属蒸気
発生用るつぼに着点させるための磁界を発生する複数の
コイルと対応する数の磁極片とからなり、前記各磁極片
が、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対向して設置さ
れ、前記各コイルが、前記磁極片と金属蒸気発生用るつ
ぼとの対向部にそれぞれ設置され、かつ、金属蒸気発生
用るつぼの軸と磁極片の軸とが水平方向で傾けて設置さ
れ、それぞれのコイルおよび磁極片が、金属蒸気発生用
るつぼの短い方向に対して斜めの磁界を形成する電子ビ
ーム軌道偏向装置を提案するものである。

【００２２】上記いずれの電子ビーム軌道偏向装置の場
合も、電子銃と金属蒸気発生用るつぼとの間に電子ビー
ムの軌道に沿って磁気シールドボックスを設置すること
ができる。

【００２３】本発明は、上記他の目的を達成するため
に、電子銃からの電子ビームを縦長の金属蒸気発生用る
つぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させ、蒸気中の分離
対象である目的金属元素のみをイオン化し、電気的にま
たは磁気的に他の金属蒸気と分離し、帯電させた複数の
回収板により回収する原子レーザ法同位体分離装置にお
いて、上記いずれかの電子ビーム軌道偏向装置を備えた
原子レーザ法同位体分離装置を提案するものである。

【００２４】本発明は、上記別の目的を達成するため
に、電子銃からの電子ビームを縦長の金属蒸気発生用る
つぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させ、金属蒸気流中
に配置した被蒸着物に蒸着させる電子ビーム蒸着装置に
おいて、上記いずれかの電子ビーム軌道偏向装置を備え
た電子ビーム蒸着装置を提案するものである。

【００２５】図１０および図１１の従来の原子レーザ法
同位体分離装置においては、金属蒸気中に存在する特定
同位体をレーザ光により選択的にイオン化し、回収板電
場をかけて電気的に回収し、他の同位体と分離する。こ
の原子レーザ法同位体分離装置では、電子ビームと金属
蒸気との干渉によるイオンの発生を防ぐために、金属蒸
気発生用るつぼの短い方向から電子ビームを入れて、電
子ビームと金属蒸気との干渉距離をできるだけ短縮して
いる。

【００２６】後方散乱電子を金属蒸気発生用るつぼ内に
着点させて有効利用する手段としては、電子ビームの金
属蒸気発生用るつぼ内の着点位置付近の磁束密度を高
め、後方散乱電子の軌道半径いわゆるラーモア半径を小
さくし、金属蒸気発生用るつぼ内に着点させる方法が考
えられる。電子ビームの軌道半径ｒ_eは、数式１により
表現できる。 ｒ_e＝｛√(２・ｍ_e／ｅ)・√(Ｕ_B)｝／Ｂ ……(１) ここで、ｍ_eは電子の質量，ｅは電荷，Ｕ_Bは加速電圧，
Ｂは磁束密度である。

【００２７】金属蒸気発生用るつぼ内に収納されている
金属に電子ビームが照射された場合、後方散乱電子とな
る電子の大半が持っているエネルギーは、入射電子ビー
ムのエネルギーに等しいので、後方散乱電子の軌道半径
は、数式１中のＵ_Bに入射電子ビームの加速電圧を代入
して求められる。

【００２８】後方散乱電子を金属蒸気発生用るつぼ内に
着点させるには、数式１から求められる軌道半径ｒ
_eが、電子ビーム着点位置から金属蒸気発生用るつぼの
縁までの距離の半分以下になるような磁束密度Ｂを与え
ればよい。電子ビーム着点位置における磁束密度Ｂがそ
の値になるように、電子ビーム軌道偏向用のコイルおよ
び磁極片を設置する。

【００２９】ただし、原子レーザ法同位体分離装置にお
いて上記の条件を満足するには、図１０に示されている
コイルおよび磁極片を用いた電子ビーム軌道偏向装置の
形式では、図示してある６〜７倍の電子ビーム軌道偏向
装置が必要となる。

【００３０】金属蒸気発生用るつぼは、図１０のような
形式であれば、磁極片同士の間から漏れる磁力線が多く
なる欠点があった。

【００３１】電子銃から金属蒸気発生用るつぼのビーム
着点位置までの電子ビーム軌道長が長く、その結果、電
子ビーム軌道偏向装置からの漏れ磁場の影響を大きく受
け、漏れ磁場による電子ビームの軌道偏向が起き、電子
ビームの制御が困難となる。

【００３２】そこで、本発明においては、原子レーザ法
同位体分離装置で使用されている縦長の金属蒸気発生用
るつぼに対して、金属蒸気発生用るつぼの短辺方向で電
子ビーム軌道偏向装置の磁極片が対向するようにした。
金属蒸気発生用るつぼの短い方向から入射してくる電子
ビームを磁力線により十分に偏向するため、金属蒸気発
生用るつぼに対して磁極片を傾けて配置し、金属蒸気発
生用るつぼの短い方向に対して斜めに磁力線を発生させ
ることにした。すなわち、後方散乱電子を金属蒸気発生
用るつぼ内に確実に着点させるには、金属蒸気発生用る
つぼ上方の磁束密度を増加させる必要がある。本発明に
おいては、金属蒸気発生用るつぼの電子ビーム着点位置
近くの磁束密度を増加させるために、縦長の金属蒸気発
生用るつぼの短い方向に磁極片を対向して設置するとと
もに、金属蒸気発生用るつぼの短い方向から入射してく
る電子ビームを磁力線により効率的に偏向させるよう
に、磁極片の軸と金属蒸気発生用るつぼの軸とを傾け、
金属蒸気発生用るつぼの短い方向に斜めに磁力線を発生
させている。

【００３３】また、電子ビーム偏向装置のコイルおよび
磁極片を金属蒸気発生用るつぼの高熱および金属蒸気か
ら保護するために、コイルを金属蒸気発生用るつぼの下
に設置し、磁極片をせいぜい金属蒸気発生用るつぼの上
面の高さまで延ばした。磁極片をせいぜい金属蒸気発生
用るつぼの上面の高さまで延ばして、磁極片の立上り部
分と金属蒸気発生用るつぼとの間の空間にコイルを配置
する、すなわち、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に設
置された磁極片の内側にコイルを対向させて設置するこ
とも可能である。

【００３４】コイルと磁極片とからなる電子ビーム軌道
偏向装置は、複数台に分割して配置することもできる。
複数台に分割された電子ビーム軌道偏向装置は、それぞ
れが磁界発生用電源を持っており、磁界を個別に調整で
きる。

【００３５】いずれの場合も、金属蒸気発生用るつぼと
電子銃との間に、電子ビームに沿って磁気シールドボッ
クスを設け、磁気シールドボックス内においては、電子
ビーム軌道偏向装置の漏れ磁場の影響を排除して、電子
ビームを直進させ、磁気シールドボックスの金属蒸気発
生用るつぼ側のビーム出口において、磁気シールドボッ
クスの端で形成される局部的な磁場により電子ビームを
偏向させることができる。

【００３６】このような本発明においては、以下の利点
が得られる。 (１)後方散乱電子を金属蒸気発生用るつぼ内に戻し、金
属加熱の熱効率を高められる。 (２)コイルおよび磁極片からなる電子ビーム軌道偏向装
置を金属蒸気発生用るつぼの電子ビーム照射面よりも下
方に配置してあるので、電子ビーム軌道偏向装置が熱に
よる損傷を受けることがない。 (３)後方散乱電子を金属蒸気発生用るつぼ内に戻し、蒸
気封入器の後方散乱電子による損傷を防止できる。した
がって、蒸気封入器等のメンテナンス周期を長くでき
る。 (４)磁気シールドボックスを設けた場合、電子ビームの
着点制御がさらに容易になる。

【００３７】

【発明の実施の形態】次に、図１〜図９を参照して、本
発明による原子レーザ法同位体分離装置の実施例を説明
する。

【００３８】《実施例１》図１は、本発明による電子ビ
ーム軌道偏向装置の実施例１を備えた原子レーザ法同位
体分離装置の平面図であり、図２は、図１の原子レーザ
法同位体分離装置の側断面図である。

【００３９】一般に、磁気コイルにおいては、磁極片間
の距離と磁束密度とが反比例関係にある。したがって、
縦長の金属蒸気発生用るつぼ７の短い方向に磁極片６を
対向させて設置することが効果的である。実施例１で
は、金属蒸気発生用るつぼ７の短い方向に電子ビーム軌
道偏向装置の磁極片６を配置し、金属蒸気発生用るつぼ
７の軸と磁極片６の軸とを水平方向で傾け、金属蒸気発
生用るつぼ７上に斜めの磁力線４を形成している。コイ
ル５および磁極片６からなる電子ビーム軌道偏向装置
は、定電流電源１３により駆動されており、常に所定の
強さの磁場を形成している。電子銃１は、金属蒸気発生
用るつぼ７の長手方向の端部を基準として、円筒型の真
空容器１６に設置され、電子ビーム２を金属蒸気発生用
るつぼ７に対して斜めに出射する。実施例１において
は、金属蒸気発生用るつぼ７の長手方向に対して電子ビ
ームの直線性を得るために、電子ビーム２が電子銃１か
ら出射されるときの仰角ｂを制御している。このように
斜めの磁力線４を形成し、電子ビーム２を斜めに出射す
るようにしてあるので、電子ビーム２を磁力線４に絡め
ることが可能となる。電子銃用電源１５は、電子銃１か
ら出射される電子ビームのエネルギーおよび水平方向／
垂直方向の振れ角を調整しており、金属蒸気発生用るつ
ぼ７上に電子ビーム２を走査させ、電子ビーム着点位置
９を直線状に制御している。

【００４０】実施例１においては、後方散乱電子３を金
属蒸気発生用るつぼ７内に戻し、金属加熱の熱効率を高
められる。また、電子ビーム軌道偏向装置のコイル５を
金属蒸気発生用るつぼ７の真下に設置してあるので、コ
イル５の熱的損傷の恐れが無い。さらに、後方散乱電子
３を金属蒸気発生用るつぼ７内に戻して、蒸気封入器１
０への衝突を根本的に無くしているから、蒸気封入器１
０の後方散乱電子３による損傷を防止できる。

【００４１】《実施例２》図３は、本発明による電子ビ
ーム軌道偏向装置の実施例２を備えた原子レーザ法同位
体分離装置の平面図であり、図４は、図３の原子レーザ
法同位体分離装置における後方散乱電子の軌道を示す図
である。

【００４２】実施例１においては、金属蒸気発生用るつ
ぼ７の長手方向に対して電子ビームの直線性を得るため
に、電子ビーム２が電子銃１から出射されるときの仰角
ｂを制御していた。

【００４３】これに対して、実施例２においては、金属
蒸気発生用るつぼ７に電子ビーム２を照射する際に、金
属蒸気発生用るつぼ７の長手方向での電子ビーム２の軌
道偏向をより細かく制御するために、コイル５と磁極片
６とからなる電子ビーム軌道偏向装置を複数台配置して
いる。すなわち、金属蒸気発生用るつぼ７の長手方向に
対する電子ビーム２の直線性を高めるために、複数台の
電子ビーム軌道偏向装置に、金属蒸気発生用るつぼ７の
長手方向を分割して担当させ、各電子ビーム軌道偏向装
置からの磁界により、電子ビーム２の着点位置を細かく
制御している。それぞれの電子ビーム軌道偏向装置は、
対応する定電流電源１３により個別に駆動される。電源
コントローラ１４は、対応する定電流電源１３を介し
て、各電子ビーム軌道偏向装置に流れる電流を制御して
いる。より具体的には、例えば電子ビーム２を金属蒸気
発生用るつぼ７上で直線的に走査するために、電子銃１
に近い電子ビーム軌道偏向装置ほど供給電流を少なく
し、電子銃１から遠い電子ビーム軌道偏向装置ほど供給
電流を多くする。なお、ここでは、一つの電源コントロ
ーラ１４が、複数の定電流電源１３を制御する例を示し
たが、電源コントローラ１４を各定電流電源１３に内蔵
してもよいことは、いうまでもない。

【００４４】実施例２の電子ビーム軌道偏向装置におい
ては、図４に示すように、金属蒸気発生用るつぼ７で発
生した後方散乱電子３は、金属蒸気発生用るつぼ７上の
山形の磁力線４により、金属蒸気発生用るつぼ７に再入
射する軌道を描く。

【００４５】実施例２では、複数台の電子ビーム軌道偏
向装置に金属蒸気発生用るつぼの長手方向を分割して担
当させるので、実施例１の効果に加え、金属蒸気発生用
るつぼの長手方向に対する電子ビームの直線性をより高
める効果が得られる。

【００４６】《実施例３》図５は、本発明による電子ビ
ーム軌道偏向装置の実施例３を備えた原子レーザ法同位
体分離装置の平面図であり、図６は、図５の原子レーザ
法同位体分離装置の側断面図である。

【００４７】実施例３では、金属蒸気発生用るつぼ７上
方における漏れ磁場４を低減し磁束密度を増加させるた
めに、金属蒸気発生用るつぼ７の短い方向にコイル５を
対向させて設置している。コイル５は、コイル間の距離
と中心磁束密度とが反比例の関係にあるから、実施例３
では、より高い磁束密度が得られる。その結果、後方散
乱電子３を金属蒸気発生用るつぼ７により短い飛程で着
点させることが可能となる。図５に示す電子ビーム軌道
偏向装置も、図３に示した電子ビーム軌道偏向装置と同
様に、全体を制御する電源コントローラ１４と各々の電
子ビーム軌道偏向装置に接続された定電流電源１３と
が、金属蒸気発生用るつぼ７上で電子ビームが直線的に
走査されるように、磁場を制御している。

【００４８】実施例３によれば、金属蒸気発生用るつぼ
７の短い方向にコイル５を対向させて設置しているの
で、より高い磁束密度が得られ、後方散乱電子３を金属
蒸気発生用るつぼ７により短い飛程で着点させることが
できる。

【００４９】《実施例４》図７は、本発明による電子ビ
ーム軌道偏向装置の実施例４を備えた原子レーザ法同位
体分離装置の平面図であり、図８は、図７の原子レーザ
法同位体分離装置の側断面図であり、図９は、図７の原
子レーザ法同位体分離装置における垂直方向磁場成分の
分布を示す図である。

【００５０】電子ビーム軌道偏向装置から発生する漏れ
磁場のうち垂直方向成分の磁力線Ｂｚは、電子ビーム２
を水平方向に回転させるので、Ｂｚの漏れ磁場が強い
と、電子銃１を金属蒸気発生用るつぼ７の短い方向に取
り付けるのが困難になる。

【００５１】実施例４では、金属蒸気発生用るつぼ７と
電子銃１との間に、電子ビーム２に沿って磁気シールド
ボックス１７を設けてあり、電子ビーム軌道偏向装置か
ら発生する漏れ磁場の分布を制御している。このよう
に、磁気シールドボックス１７を設けると、図９に示す
ようなＢｚの漏れ磁場分布が形成される。図９の磁場分
布であれば、磁気シールド１７内において電子ビーム２
は、直進し、磁気シールド１７の出口で磁場Ｂｚ₁によ
り、水平方向に回転するので、電子ビーム２の着点制御
がさらに容易になる。

【００５２】実施例４によれば、金属蒸気発生用るつぼ
７と電子銃１との間に、電子ビーム２に沿って磁気シー
ルドボックス１７を設けてあるので、電子ビーム２が磁
気シールド１７の出口で水平方向に回転し、電子ビーム
２の着点制御がさらに容易になる。

【００５３】なお、実施例４では、実施例１に磁気シー
ルドボックス１７を設けた例を示したが、実施例２また
は実施例３に磁気シールドボックス１７を設けても、同
様の効果が得られることは、明らかであろう。

【００５４】さらに、上記実施例は、いずれも、電子ビ
ーム軌道偏向装置を原子レーザ法同位体分離装置に設置
した例であったが、回収板１１に代えて、被蒸着物を設
置すれば、電子ビーム蒸着装置が得られる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、後方散乱電子を金属蒸
気発生用るつぼ内に戻し、金属加熱の熱効率を高められ
る。また、電子ビーム軌道偏向装置のコイルを金属蒸気
発生用るつぼの真下に設置してあるので、コイルの熱的
損傷の恐れが無い。さらに、後方散乱電子を金属蒸気発
生用るつぼ内に戻して、蒸気封入器への衝突を根本的に
無くしているから、蒸気封入器の後方散乱電子による損
傷を防止できる。その結果、原子レーザ法同位体分離装
置においては、蒸気封入器のメンテナンス期間を長くす
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子ビーム軌道偏向装置の実施例
１を備えた原子レーザ法同位体分離装置の平面図であ
る。

【図２】図１の原子レーザ法同位体分離装置の側断面図
である。

【図３】本発明による電子ビーム軌道偏向装置の実施例
２を備えた原子レーザ法同位体分離装置の平面図であ
る。

【図４】図３の原子レーザ法同位体分離装置における後
方散乱電子の軌道を示す図である。

【図５】本発明による電子ビーム軌道偏向装置の実施例
３を備えた原子レーザ法同位体分離装置の平面図であ
る。

【図６】図５の原子レーザ法同位体分離装置の側断面図
である。

【図７】本発明による電子ビーム軌道偏向装置の実施例
４を備えた原子レーザ法同位体分離装置の平面図であ
る。

【図８】図７の原子レーザ法同位体分離装置の側断面図
である。

【図９】図７の原子レーザ法同位体分離装置における垂
直方向磁場成分の分布を示す図である。

【図１０】従来の原子レーザ法同位体分離装置の構造の
一例を示す平面図である。

【図１１】図１０の原子レーザ法同位体分離装置の構造
の一例を示す側断面図である。

【図１２】原子レーザ法同位体分離装置以外の電子ビー
ム軌道偏向装置の適用分野として従来の電子ビーム直線
型蒸着装置の構造を示す平面図である。

【図１３】図１２の電子ビーム直線型蒸着装置の構造を
示す側断面図である。

【符号の説明】

１ 電子銃 ２ 電子ビーム ３ 後方散乱電子 ４ 磁力線 ５ コイル ６ 磁極片 ７ 金属蒸気発生用るつぼ ８ 電子ビーム軌道偏向装置 ９ 電子ビーム着点位置 １０ 蒸気封入器 １１ 回収板 １３ 電子ビーム軌道偏向用定電流電源 １４ 電子ビーム軌道偏向用電源コントローラ １５ 電子銃用電源 １６ 真空容器 １７ 磁気シールドボックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 雅人 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 佐野 建治 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 亀山 博史 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 日立ニ ュークリアエンジニアリング株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子銃からの電子ビームを縦長の金属蒸
   気発生用るつぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させる金
   属蒸気発生装置において、 前記電子銃から出射された電子ビームの軌道を偏向し前
   記金属蒸気発生用るつぼに着点させるための磁界を発生
   するコイルと磁極片とからなり、前記コイルが、前記金
   属蒸気発生用るつぼの下に設置され、前記磁極片が、前
   記金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対向して設置さ
   れ、かつ、前記金属蒸気発生用るつぼの軸と前記磁極片
   の軸とが水平方向で傾けて設置され、前記コイルおよび
   磁極片が、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対して斜
   めの磁界を形成することを特徴とする電子ビーム軌道偏
   向装置。
2. 【請求項２】 電子銃からの電子ビームを縦長の金属蒸
   気発生用るつぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させる金
   属蒸気発生装置において、 前記電子銃から出射された電子ビームの軌道を偏向し前
   記金属蒸気発生用るつぼに着点させるための磁界を発生
   する複数のコイルと対応する数の磁極片とからなり、前
   記各コイルが、前記金属蒸気発生用るつぼの下に設置さ
   れ、前記各磁極片が、前記金属蒸気発生用るつぼの短い
   方向に対向して設置され、かつ、前記金属蒸気発生用る
   つぼの軸と前記磁極片の軸とが水平方向で傾けて設置さ
   れ、それぞれの前記コイルおよび磁極片が、金属蒸気発
   生用るつぼの短い方向に対して斜めの磁界を形成するこ
   とを特徴とする電子ビーム軌道偏向装置。
3. 【請求項３】 電子銃からの電子ビームを縦長の金属蒸
   気発生用るつぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させる金
   属蒸気発生装置において、 前記電子銃から出射された電子ビームの軌道を偏向し前
   記金属蒸気発生用るつぼに着点させるための磁界を発生
   するコイルと磁極片とからなり、前記磁極片が、前記金
   属蒸気発生用るつぼの短い方向に対向して設置され、前
   記コイルが、前記磁極片と前記金属蒸気発生用るつぼと
   の対向部にそれぞれ設置され、かつ、前記金属蒸気発生
   用るつぼの軸と前記磁極片の軸とが水平方向で傾けて設
   置され、前記コイルおよび磁極片が、金属蒸気発生用る
   つぼの短い方向に対して斜めの磁界を形成することを特
   徴とする電子ビーム軌道偏向装置。
4. 【請求項４】 電子銃からの電子ビームを縦長の金属蒸
   気発生用るつぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させる金
   属蒸気発生装置において、 前記電子銃から出射された電子ビームの軌道を偏向し前
   記金属蒸気発生用るつぼに着点させるための磁界を発生
   する複数のコイルと対応する数の磁極片とからなり、前
   記各磁極片が、前記金属蒸気発生用るつぼの短い方向に
   対向して設置され、前記各コイルが、前記磁極片と前記
   金属蒸気発生用るつぼとの対向部にそれぞれ設置され、
   かつ、前記金属蒸気発生用るつぼの軸と前記磁極片の軸
   とが水平方向で傾けて設置され、それぞれの前記コイル
   および磁極片が、金属蒸気発生用るつぼの短い方向に対
   して斜めの磁界を形成することを特徴とする電子ビーム
   軌道偏向装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一項に記載
   の電子ビーム軌道偏向装置において、 前記電子銃と金属蒸気発生用るつぼとの間に前記電子ビ
   ームの軌道に沿って磁気シールドボックスを設置したこ
   とを特徴とする電子ビーム軌道偏向装置。
6. 【請求項６】 電子銃からの電子ビームを縦長の金属蒸
   気発生用るつぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させ、蒸
   気中の分離対象である目的金属元素のみをイオン化し、
   電気的にまたは磁気的に他の金属蒸気と分離し、帯電さ
   せた複数の回収板により回収する原子レーザ法同位体分
   離装置において、 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の電子ビーム軌
   道偏向装置を備えたことを特徴とする原子レーザ法同位
   体分離装置。
7. 【請求項７】 電子銃からの電子ビームを縦長の金属
   蒸気発生用るつぼ内の金属に照射して加熱し蒸発させ、
   金属蒸気流中に配置した被蒸着物に蒸着させる電子ビー
   ム蒸着装置において、 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の電子ビーム軌
   道偏向装置を備えたことを特徴とする電子ビーム蒸着装
   置。