JPS585504B2 - 加熱、溶解または蒸着用、偏向系を有する電子銃 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加熱、溶解もしくは蒸着用電子銃において、
電子放出陰極と、該陰極に所属する電子ビーム形成電極
と、加速陽極と、電磁レンズと、電子ビーム路方向に延
びる電子ビーム案内管を有し、該電子ビーム案内管をＸ
偏向およびＸ偏向に対する各１個の電極的偏向系が囲み
、該偏向系の外側に、一端を閉鎖プレートにより電子ビ
ーム案内管の一端に連結された外装管が配置され、該閉
鎖プレートを貫通してＸ偏向系の電極シューが導かれる
構成の電子銃に関する。

西独特許第１，２４８，１７５号明細書により、上記の
形成の電子銃で唯１個の偏向系を有するものが公知であ
り、この場合、閉鎖プレートについては詳述されていな
いが、外装管もしくは外装筒と電子ビーム案内管の間の
閉鎖プレートは、電子銃の軸に垂直に向けられている。

この公知装置は確かに当時存在した電子銃系を著しく改
良したが、しかしなお改善の必要がある。

例えば偏向系の脚部で既に磁界が発生することを回避で
きないが、これにより電子ビーム束の偏向が著しくなり
、悪条件下では、すなわち電子ビームの偏向が強く集束
が最適に調整されない場合には、出口開口部すなわち電
子ビーム案内管および閉鎖プレートの溶解が生ずること
になりかねない。

これらの位置における磁界を鉄製リングによって弱める
試みもなされたが、成果を得るに至らなかった。

公知装置においてはさらに、加熱された物質からの熱放
射および反射電子により閉鎖プレートが不本意に加熱さ
れる。

この公知装置を蒸着目的に使用し、蒸着るつぼを電子銃
端部に近接して配置すると、さらに閉鎖プレートの蒸発
も観察される。

この原因は、蒸着るつぼから発する蒸気流が円柱状もし
くはローブ状に、すなわち上方へ発散するよう形成され
、その際に電子銃系の閉鎖プレートに当たることによる
。

電子銃開口部の位置における層の厚さが成る数値に達す
ると、材料物質が脱離し、その場合に該物質が蒸着るつ
ぼ内へ落下し、容器内の蒸着物質を汚染するおそれが大
きい。

この欠陥は、利用目的により混合されてはならない異物
を蒸発しなければならないため、特に問題となる。

従って本発明の基礎となる課題は、冒頭に挙げた種類の
電子銃を改良し、電子銃開口部を形成する閉鎖プレート
の蒸発および／または追加加熱を確実に回避し、あるい
は少くとも大幅に低減させるようにすることである。

この課題の解決は、閉鎖プレートをＸ偏向系の電極シュ
ーから出て陰極に向かう方向に傾斜して形成することに
よって行なわれる。

これを簡単に、このような電子銃の通常の空間位置に関
して表現すれば、閉鎖プレートは傾め後方に電極シュー
から離れるような向きに形成される。

本発明による解決方法によって得られる利点は、加熱さ
れた物質の熱放射による電子銃開口部の熱負担が実質的
に低減されることである。

本発明による電子銃を蒸着目的に適用する場合、蒸気ロ
ープの形成が電子銃開口部によって阻害されることは無
くなり、蒸気は電子銃開口部に大量に濃縮することはで
きない。

それにより、電子銃開口部に濃縮された物質が蒸着装置
のるつぼに戻され混入されるというおそれもまた、著し
く低減される。

この場合、電子ビーム案内管の軸に対する閉鎖プレート
の傾斜角「α」は３０ないし８０度、有利には４５ない
し７０度である。

ここで閉鎖プレートは垂直に対して可能な限り傾斜させ
るよう努めるべきであり、またその場合、それでもなお
外装管と電子ビーム案内管の間に配置される電磁レンズ
および２つの偏向系の電磁コイルをこの位置に収納でき
るよう考慮しなければならない。

さらに、電子線案内管を通る対称面の一方の側に、Ｘ偏
向系のヨーク、偏向コイル、および電極シューを配置す
ることにより、一層改良される。

電子銃の通常の空間位置に関して言えば、これは対称面
は水平であり、前記構成要素はこの対称面の下側に配置
されていることを意味し、これはすなわち、外装管およ
び電子ビーム案内管がＸ偏向系の電極シューに向かう方
向に最も広く広がっている位置である。

Ｘ偏向系をこのように――中心を外して――配置するこ
とにより、ヨークは西独特許第２４８，１７５号明細書
における場合のように、ヨークが電子ビーム案内管を環
状に囲繞し、そこから電極シューへ至る２つの脚部が電
子ビーム案内管に平行に延びるという構成にすることを
回避できる。

この種の強磁性体コアを採用しないことにより、ヨーク
を電子銃開口部に大きく近接させることができ、電子ビ
ーム案内管の内部で既に電子ビームが偏向されるという
ことを大幅に抑止できる。

それによりまた電子銃開口部すなわち閉鎖プレートと電
子ビーム案内管の不本意な溶解も確実に回避できる。

前記概念におけるＸ偏向系の偏心構成は、Ｘ偏向系の偏
心配置と電子銃開口部で傾斜して延びる閉鎖プレートと
は相互に補い合って、一方では外装管内部空間の最適な
利用を可能とし、他方、電極シュー付近に至るまで電子
ビーム束に影響を与えないで導くことができる。

本発明の実施例ではさらに、電極シューの磁力線出口面
を外装管の接線に平行に配置し、２０および９０度の間
の角度、有利には４５および７０度の間の角度を成すよ
うにすることにより、形成される。

これにより磁力線出口面をＶ字形に配置することができ
、最小限の空間で電子線を強く偏向することが可能とな
る。

Ｘ偏向系は、電子ビーム案内管を囲繞する強磁性体の閉
じたフレームにより形成され、そのフレーム上の、Ｘ偏
向系に実質的に直角に向けられた２つのウェブ上に電磁
コイルを配置し、これら電磁コイルの間のウェブを電子
ビーム案内管の開口部方向に突出するよう形成し、電極
シューを形成する該突出部の長さを閉鎖プレートの傾斜
面に合わせる構成とし、このＸ偏向系を電子銃に収納す
ることを可能とする。

このＸ偏向系は前記の構造上の特徴によりほとんど完全
に、Ｘ偏向系の偏心配置により残された空間に挿入され
、同様に電子銃開口部に直接に近接して配置される。

この場合電磁コイルは強磁性体の閉じたフレーム上に直
接配置されるため、電極シューに導かれる長い脚部を省
くことができる。

これにより電子ビーム束は同様に電子ビーム案内管内の
軌道の最後の部分で始めて影響を受け、すなわち偏向さ
れ、この手段によってもまた、電子銃開口部の溶解が確
実に回避される。

西独特許明細舎弟１，２４８，１７５号の対象の場合、
電磁レンズおよび偏向系のコイルを納めた外装管と電子
ビーム案内管の間の空間には、このコイルに対する熱の
影響が過度になることを回避するため冷却剤（水）を貫
流させている。

これはコイルを適当なカプセルに収納することを前提と
しており、そうでなければ冷却剤により絶縁に支障を来
たし、接続部が腐食する。

本発明による構造は空間必要度が低いため、さらに電子
ビーム案内管を二重避構造となし、その空間部に冷却剤
のための接続部を具備することが可能となる。

このような対策を用いれば、冷却剤は専ら電子ビーム案
内管を導かれ、レンズの電磁コイルおよび偏向系は外装
管の冷却剤が貫流しない部分に配置することができる。

それにより電子銃の故障発生はさらに回避される。

電極シューをＶ字形に置くことは、ここに蒸着装置のる
つぼを面接触により懸架し得るための前提条件となる。

ここで必要になることは単に、電極シューと相互に作用
するるつぼ外壁に、電極シューの使用面の傾斜に応じた
傾斜面を具備することのみである。

るつぼは一般に液体冷却されるので この方法により電
極シューの効果的な冷却が行なわれる。

他方、容器に強磁性体の側部を具備し、これが電子銃の
電極シューの延長部を形成するよう構成し配置すること
も可能である。

これらの側部の間に配置される永久磁石により追加の偏
向系が形成され、これによりるつぼ領域内の電子ビーム
を導くことができる。

この場合、電子銃の電極シューは短く形成することがで
きる。

さらに蒸着装置の容器の替わりに、■字形の設置された
電極シューの間に、水冷式の銅製の隔板を懸架し、該隔
板に孔部を配置し、数個のセルを具備する回転可能な蒸
着装置容器の上部の飛散保護装置として配置するよう構
成することができる。

隔板は同時に反射電子の一部を捕捉する装置としても作
用する。

次に本発明を実施例につき図面を用いて詳細に説明する
。

第１図において１０は陰極を示し、接続端子１１に固定
される。

接続端子１１の延長部は図中には示されていないが、導
線を介してねじ端子１２に導かれ、ねじ端子１２は陰極
１０の加熱電流および加速電圧に対する図示されていな
い高電圧接続端子に接続することができる。

陰極を囲み同電位の電子ビーム形成電極１３（ヴエーネ
ルトシリンダ）が配置され、陰極１０および電子ビーム
形成電極は従来の、方法で、高圧絶縁体１４に固定され
、ねじ端子１２の側の絶縁体の端部は冷却体１５を支持
する。

ねじ端子１２、冷却体１５および高圧絶縁体１４全長の
大部分は遮蔽キャップ１６により囲繞されている。

高圧絶縁体１４はフランジ１７を有し、フランジは詳し
く図示されてはいない真空パツキンを中間にはさみ環状
フランジ１８と連結され、環状フランジにも遮蔽キャッ
プ１６が固定されている。

この環状フランジ１８は連結部材１９を介して、後述の
構成ユニット２１を受ける他の環状フランジ２０と連結
されている。

環状フランジ２０はアース電位にあり、その内部に加速
陽極２２を支承し、該加速陽極２２は同様にパツキンを
中間にはさみ、交換可能に固定されている。

以上に記載の配置は、電子銃の縦軸「Ａ」に対して回転
対称に構成されている。

構成ユニット２１は電子ビーム案内管２３、電磁レンズ
２４、Ｘ偏向系２５およびＸ偏向系２６から成り、Ｘ偏
向系は図では上方の電極シューのみが示されている。

電子ビーム案内管２３は同軸の外装管２７によって囲繞
され、電子ビーム案内管と外装管の間の環状空間５３内
に電磁レンズ２４および偏向系２５および２６が配置さ
れる。

電子ビーム案内管２３と外装管２７とは陰極１０とは反
対側の端部で真空密に閉鎖プレート２８により連結され
ている。

Ｘ偏向系２５はヨーク２５ａおよびその上に配置された
偏向コイル２５ｂにより成る。

ヨーク２５はその両側とも電極シュー２９と連結されて
いるが、第１図にはそのうち後方の電極シューのみを示
す。

閉鎖プレート２８はＸ偏向系２５の電極シュー２９から
出て陰極１０へ向かう方向に傾斜して形成され、これは
第１図から明らかである。

これにより閉鎖プレート２８の周縁の上部は周縁の下部
に対して強く後方に位置する。

そのため、電極シュー２９の領域内にある蒸着装置容器
から発する熱線および蒸気粒子はもはや閉鎖プレート２
８に当たることはできない。

電子ビーム案内管の軸「Ａ」に対する閉鎖プレート２８
の傾斜は第１図では角度「α」で示され、この場合６０
°である。

電子ビーム案内管２３は二重壁構造に形成され、その中
間空間５２には例えば水のような冷却剤が質流する。

冷却水循環装置への接続は、連結部材１９内の貫通孔１
９ａおよび垂直チャネル３０および接続導管３１を介し
て行なわれるが、これら接続導管のうち、図では同様に
１つのみを示す。

偏向系２５および２６および電磁レンズ２４の電気的接
続は、多端子差し込みコネクタ３２および他の中空部材
１９内の貫通孔１９ｂを介して行なわれる。

第２図において第１図と同一部分は同一番号で示す。

第２図かられかるように、Ｘ偏向系のヨーク２５ａ、電
磁コイル２５ｂおよび電極シュー２９は電子ビーム案内
管２３を通る対称面Ｂ−Ｂの一方の側すなわち下側に配
置される。

この配置により、悪条件下で電子ビーム案内管２３の内
部を通る電子ビーム束を早期に偏向させかねない漂遊磁
界は発生しない。

さらに、電極シュー２９の磁力線出口面２９ａは外装管
２７の接線に平行に配置され、相互に角度「β」＝６０
°をなすことがわかる。

こうして樽状に曲がる磁力線の磁界が生じ、電子ビーム
束の強い偏向が生じ、同時に付加的な集束が行なわれる
。

電極シュー２９の外面は外装管２７の外面を移行し、電
極シューを取外さずに円型の容器開口部における取り付
けを可能とする。

さらに第２図かられかるように、ｙ偏向系は電子ビーム
案内管２３を囲む強磁性体の閉じたフレーム３３から成
り、ｘ偏向系２５に実質的に垂直に向いた２個のウェブ
３４上に電磁コイル３５が配置され、電磁コイル３５の
間にウェブ３６もしくは３７が配置される。

これらウェブは電子ビーム案内管２３の開口部の方向、
すなわち図の平面に垂直で、従って第２図では見ること
のできない方向へ突出して形成され、電極シューを形成
するこれら突出部の長さは、閉鎖プレート２８の傾斜面
に合わせである。

第２図から、ｘ偏向系の特別な構造はｙ偏向系２６の特
別な構造と結びついて空間の最適利用を可能としている
ことがよくわかる。

電子銃の一部すなわち電子銃開口部の側面図を示す第３
図では、構成ユニット２１および点線で示された電子ビ
ーム案内管２３が見える。

電子銃開口部から出る電子ビーム束は４０で示され、こ
れは電極シュー２９により湾曲した軌道で、数個のセル
４３を有する回転可能な水冷式蒸発るつぼ４２から成る
蒸着装置４１の方向へ偏向される。

蒸発るつぼ４２は垂直軸４４を軸として回転可能であり
、るつぼ４３の各々は選択的に電子ビーム束４０の軌道
内に持ち込むことができる。

蒸発るつぼ４２は、回転装置４６により真空容器４７を
貫通して導かれる軸４５上に配置される。

２個の冷却水接続部の一方を４８で示す。

電極シュー２９内には銅製の水冷式隔板４９が設けられ
ているが、第３図には上方へ広がる円錐状の開口部５０
および冷却水接続部の１つ５１のみが認められる。

この隔板はセル４３内の蒸発すべき物質に対する飛散保
護体として、および反射電子の一部の捕捉装置として働
く。

第３図かられかるように、閉鎖プレート２８の特殊な位
置により電子銃開口部に蒸気粒子もしくは電子の発生す
ることは確実に阻止される。

蒸気のビーム状の広がりは阻害されない。

第４図かられかることは、隔板４９は傾斜した外壁を具
備し、その結果面接触により接触方向に向けられた電極
シュー２９内に上方から懸架もしくは挿入可能となる。

しかし第３図および４図による隔板のかわりに、蒸着装
置のるつぼを電極シュー内に懸架することも可能であり
、この場合当然のことながら、該るつぼは回転可能には
形成されない。

このような解決方法の変形に対する示唆を第５図および
６図に示す。

第５図および６図には第３図および第４図と同種の図面
が示されている。

しかしここでは電極シュー２９は短く形成されている。

電極シューの延長部はこの場合、蒸着装置のるつぼ４２
に所属しこれと固定して連結された強磁性体の側部２９
ａ内に存在する。

この強磁性体の側部は下方へ向けて脚部２９ｂにより続
いており、該脚部間に永久磁石５１が配置される。

側部２９ａ、脚部２９ｂおよび永久磁石５１はるつぼ４
２の領域内の電子ビームを一層良好に導くための追加偏
向系を形成する。

蒸着装置の容器の底部に開口部を設け、ここから例えば
棒状の蒸発材料を消費の程度に従つて装入するよう構成
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の作動位置、すなわち水平に向けられた軸
における電子銃全体の縦断面を示す。 第２図は第１図の対象物の■−■の線に沿った断面図を
示す。 第３図は電子銃の１部を数個のセルを有する回転可能な
蒸着装置るつぼとともに側面図で示す。 第４図は第３図による■−■Ｖの線に沿った部分断面と
ともに第３図の対象物の正面図を示す。 第５図は第３図と同種の側面図を、固有の偏向系を有す
る固定した蒸着装置るつぼとともに示す。 第６図は第５図の対象物の正面図を示す。１０・・・・
・・陰極、１３・・・・・・電子ビーム形成電極、１４
・・・・・・高圧絶縁体、１５・・・・・・冷却体、２
１・・・・・・構成ユニット、２２・・・・・・加速陽
極、２３・・・・・・電子ビーム案内管、２４・・・・
・・電磁レンズ、２５・・・・・・ｘ偏向系、２５ａ・
・・・・・ヨーク、２５ｂ・・・・・・偏向コイル、２
６・・・・・・ｙ偏向系、２７・・・・・・外装管、２
８・・・・・・閉鎖プレート、２９・・・・・・電極シ
ュー、３５・・・・・・電磁コイル、４０・・・・・・
電子ビーム束、４１・・・・・・蒸；蓋装置、４２・・
・・・・蒸着装置るつぼ、４７・・・・・・真空容器、
４８・・・・・・冷却水接続部、４９・・・・・・隔板
、５０・・・・・・開口部、５１・・・・・・冷却水接
続部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱、溶解または蒸着用電子銃において、電子放出
   陰極と、該陰極に所属する電子ビーム形成電極と、加速
   陽極と、電磁レンズと、電子ビーム路の方向に延びる電
   子ビーム案内管を有し、該電子ビーム案内管をｘ偏向お
   よびｙ偏向に対する各１個の電磁的偏向系が囲み、該偏
   向系の外側に、一端を閉鎖プレートにより電子ビーム案
   内管の一端に連結された外装管が配置され、該閉鎖プレ
   ートを貫通してｘ偏向系の電極シューが導かれている構
   成であって、該閉鎖プレート２８をＸ偏向系２５の電極
   シュー２９から出て陰極１０へ向かう方向に傾斜して形
   成したことを特徴とする電子銃。 ２ 電子ビーム案内管の軸に対する閉鎖プレート２８の
   傾斜角「α」は、３０ないし８０度である、特許請求の
   範囲第１項記載の電子銃。 ３ 電子ビーム案内管２３を通る対称面の一方の側に、
   ｘ偏向系のヨーク２５ａ、偏向コイル２５ｂおよび電極
   シューを配置した、特許請求の範囲第１項記載の電子銃
   。 ４ 電極シュー２９の磁力線出口面２９ａを外装管２７
   の接線に平行に配置し、２０および９０度の間の角度を
   成す、特許請求の範囲第１項記載の電子銃。 ５ ｙ偏向系を電子ビーム案内管２３を囲繞する強磁性
   体の閉じたフレーム３３により形成し、そのフレーム上
   の、Ｘ偏向系２５に実質的に直角に向けられた２つのウ
   ェブ３４上に電磁コイル３５を配置し、これら電磁コイ
   ル３５の間のウェブ３６／３７を電子ビーム案内管２３
   の開口部方向に突出するよう形成し、電極シューを形成
   する該突出部の長さは、閉鎖プレート２８の傾斜面に合
   わされている、特許請求の範囲第１項記載の電子銃。 ６ 加熱、溶解または蒸着用電子銃において、電子放出
   陰極と、該陰極に所属する電子ビーム形成電極と、加速
   電極と、電磁レンズと、電子ビーム路の方向に延びる電
   子ビーム案内管を有し、該電子ビーム案内管をｘ偏向お
   よびｙ偏向に対する各１個の電磁的偏向系が囲み、該偏
   向系の外側に、一端を閉鎖プレートにより電子ビーム案
   内管の一端に連結された外装管が配置され、該閉鎖プレ
   ートを貫通してｘ偏向系の電極シューが導かれている構
   成であって、該閉鎖プレート２８をＸ偏向系２５の電極
   シュー２９から出て陰極１０へ向かう方向に傾斜して形
   成しかつ更に電子ビーム案内管２３を二重壁構造とし、
   空間部５２に冷却媒体のための接続部１９．３０を具備
   したことを特徴とする加熱、溶解または蒸着用電子銃。 ７ 加熱、溶解または蒸着用電子銃において、電子放出
   陰極と、該陰極に所属する電子ビーム形成電極と、加速
   陽極と、電磁レンズと、電子ビーム路の方向に延びる電
   子ビーム案内管を有し、該電子ビーム案内管をＸ偏向お
   よびＸ偏向に対する各１個の電磁的偏向系が囲み、該偏
   向系の外側に、一端を閉鎖プレートにより電子ビーム案
   内管の一端に連結された外装管が配置され、該閉鎖プレ
   ートを貫通してＸ偏向系の電極シューが導かれている構
   成であって、該閉鎖プレート２８をＸ偏向系２５の電極
   シュー２９から出て陰極１０へ向かう方向に傾斜して形
   成し、かつ更に電極シュー２９内へ蒸着装置のるつぼ４
   ２を面接触により懸架したことを特徴とする加熱、溶解
   または蒸着用電子銃。 ８ 加熱、溶解または蒸着用電子銃において、電子放出
   陰極と、該陰極に所属する電子ビーム形成電極と、加速
   陽極と、電磁レンズと、電子ビーム路の方向に延びる電
   子ビーム案内管を有し、該電子ビーム案内管をＸ偏向お
   よびＸ偏向に対する各１個の電極的偏向系が囲み、該偏
   向系の外側に、一端を閉鎖プレートにより電子ビーム案
   内管の一端に連結された外装管が配置され、該閉鎖プレ
   ートを貫通してＸ偏向系の電極シューが導かれている構
   成であって、該閉鎖プレート２８をＸ偏向系２５の電極
   シュー２９から出て陰極１０へ向かう方向に傾斜して形
   成しかつ更に電子銃の電極シュー２９の延長を形成する
   よう構成され配置された、強磁性体の側部２９ａを具備
   する蒸着装置のるつぼ４２と、該側部間に配置された永
   久磁石５１を有することを特徴とする加熱、溶解または
   蒸着用電子銃。