JPS59177845A - 電子ビ−ム装置用ビ−ム電流制御装置 - Google Patents
電子ビ−ム装置用ビ−ム電流制御装置Info
- Publication number
- JPS59177845A JPS59177845A JP5293783A JP5293783A JPS59177845A JP S59177845 A JPS59177845 A JP S59177845A JP 5293783 A JP5293783 A JP 5293783A JP 5293783 A JP5293783 A JP 5293783A JP S59177845 A JPS59177845 A JP S59177845A
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- Japan
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- beam current
- bias voltage
- circuit
- value
- signal
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/24—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
- H01J37/243—Beam current control or regulation circuits
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高速の電子ビームをワークに照射し１、穴
あけ、溶接、溶解、熱処理などの加工を行う電子ビーム
装置用のビーム電流制御装置に関するものである。
あけ、溶接、溶解、熱処理などの加工を行う電子ビーム
装置用のビーム電流制御装置に関するものである。
この種電子ビーム装置では一般にビーム電流を制御して
所望の加工を行わせるが、多数のワークを次々と均一
に加工するためにはビーム電流の精度や再現性を良好に
保つ必要がある。そのため、ビーム電流の値を検出し設
定値と比較してその偏差がなくなるようにフィードバッ
ク制御するビーム電流自動制御回路を用いることが多い
。しかしながら、ビーム電流の供給源である電子ビーム
加速用電源が数十キロボルト以上の高電圧を発生するこ
となどから、通常、ビーム電流検出回路にはかなりのノ
イズが混入する。そのノイズの影響を軽減するためロー
パスフィルター回路などを用いるが、それがビーム電流
自動制御回路の応答性に限界を与える。従ってビーム電
流を急峻に立上らせたシ、低下させたりしたい場合に問
題を生ずることがある。上記の応答性を改善する一法と
して、ビーム加速電源の高電圧回路人力′鳴源周波数を
（商用周波数よシ）上げ、ビーム電流検出回路へ・混入
するノイズの基本周波数を高くするやり方もあるが、そ
の場合は電源周波数変換装置が必要になるなど装置の価
格や信頼性の点で不利になる。
所望の加工を行わせるが、多数のワークを次々と均一
に加工するためにはビーム電流の精度や再現性を良好に
保つ必要がある。そのため、ビーム電流の値を検出し設
定値と比較してその偏差がなくなるようにフィードバッ
ク制御するビーム電流自動制御回路を用いることが多い
。しかしながら、ビーム電流の供給源である電子ビーム
加速用電源が数十キロボルト以上の高電圧を発生するこ
となどから、通常、ビーム電流検出回路にはかなりのノ
イズが混入する。そのノイズの影響を軽減するためロー
パスフィルター回路などを用いるが、それがビーム電流
自動制御回路の応答性に限界を与える。従ってビーム電
流を急峻に立上らせたシ、低下させたりしたい場合に問
題を生ずることがある。上記の応答性を改善する一法と
して、ビーム加速電源の高電圧回路人力′鳴源周波数を
（商用周波数よシ）上げ、ビーム電流検出回路へ・混入
するノイズの基本周波数を高くするやり方もあるが、そ
の場合は電源周波数変換装置が必要になるなど装置の価
格や信頼性の点で不利になる。
この発明は、ビーム電流を急速に立上らせたり低下させ
たりすることが可能で比較的安価かつ冒信頼度の電子ビ
ーム装置用ヒ〜ム電流制御装置を提供するものである。
たりすることが可能で比較的安価かつ冒信頼度の電子ビ
ーム装置用ヒ〜ム電流制御装置を提供するものである。
この発明は、また、ビーム電流の精度や再現性が良好で
同種のワークをくり返し多数加工するのに適した電子ビ
ーム装置用ビーム電流制御装置を与えることも目的とし
ている。
同種のワークをくり返し多数加工するのに適した電子ビ
ーム装置用ビーム電流制御装置を与えることも目的とし
ている。
そのだめ本発明では、ビーム電流が立ち上った後、定常
状態を保つ期間内の一部期間にビーム電流の値を検出し
、その検出値とビーム電流設定値とを比較して補正信号
を作シ、ビーム電流を制御する指令信号発生部に加える
ようにした電子ビーム装置用ビーム電流制御装置として
いる。
状態を保つ期間内の一部期間にビーム電流の値を検出し
、その検出値とビーム電流設定値とを比較して補正信号
を作シ、ビーム電流を制御する指令信号発生部に加える
ようにした電子ビーム装置用ビーム電流制御装置として
いる。
以下に図面を用いてこの発明の内容を述べる。
第１図は、本発明によるビーム電流制御装置の一実施例
の要部説明図である。電子ビーム装置でビーム′成流を
制御するには電子ビーム源、すなわちカソード、又はフ
ィラメント５１．グリッド５２、アノード５３からなる
電子銃のグリツドーカソード間電圧（グリソドノくイア
ス亀圧）によるのが一つの方法である。なお、３４は加
速電源、５５は被照射物、５４は電子ビームである。
の要部説明図である。電子ビーム装置でビーム′成流を
制御するには電子ビーム源、すなわちカソード、又はフ
ィラメント５１．グリッド５２、アノード５３からなる
電子銃のグリツドーカソード間電圧（グリソドノくイア
ス亀圧）によるのが一つの方法である。なお、３４は加
速電源、５５は被照射物、５４は電子ビームである。
本図はこのグリッドバイアス電圧によりビーム電流の大
きさをコントロールする方式の一例であり、グリッドバ
イアス電源用変成器５７、および整流平滑回路５８の入
力を与える単巻変成器１と同様な電圧波形をフィールド
バック用変成器２に加えて整流平滑回路３によりグリッ
ドバイアス電圧にほぼ比例する直流電圧をとシ出し、ノ
くイアスミ圧設定回路３１からの信号波形４と比較して
それに倣うようフィードバック制御する。ここに述べた バイアス′或圧設定回路３１を詳述したものが、′＄Ｊ
３図である。図で、６１は、バイアス電圧演算回路で、
外部から与えられるビーム電流目標値Ｉｂ。と加速電圧
■Ｐ、および、あらかじめプリセットされる電子銃のμ
、係数Ｋを元に、３極管のビーム電流の公式 ％式％） を変形した式 によりバイアス電圧を演算し、バイアス電圧設定値ＭＶ
ｙｏを得る。６２はバイアス電圧補正回路で、演鰺回路
６１で用いた式＋１）のＫの値を補正するものである。
きさをコントロールする方式の一例であり、グリッドバ
イアス電源用変成器５７、および整流平滑回路５８の入
力を与える単巻変成器１と同様な電圧波形をフィールド
バック用変成器２に加えて整流平滑回路３によりグリッ
ドバイアス電圧にほぼ比例する直流電圧をとシ出し、ノ
くイアスミ圧設定回路３１からの信号波形４と比較して
それに倣うようフィードバック制御する。ここに述べた バイアス′或圧設定回路３１を詳述したものが、′＄Ｊ
３図である。図で、６１は、バイアス電圧演算回路で、
外部から与えられるビーム電流目標値Ｉｂ。と加速電圧
■Ｐ、および、あらかじめプリセットされる電子銃のμ
、係数Ｋを元に、３極管のビーム電流の公式 ％式％） を変形した式 によりバイアス電圧を演算し、バイアス電圧設定値ＭＶ
ｙｏを得る。６２はバイアス電圧補正回路で、演鰺回路
６１で用いた式＋１）のＫの値を補正するものである。
すなわち、ビームの立上り以前に、係数にのブリセント
値ＫＯの発生器６５の′電圧を、切替スイッチ６６で選
択してｉ（＝ Ｉぐ０として演′は回路６１が演算する
が、電子銃、特にフィラメントの特性変化などによシ値
は少し変化することがある。そこで、実際にバイアス電
圧設定信号としてバイアス制御回路（偏差増幅器５と、
サイリス夕回路６）に出力された電圧■Ｉｏと検出抵抗
３５で検出される実際のビーム′醒流Ｉｂａ、実際の加
速電圧■Ｐから、その時点での最新のＫの値に、Ｉをビ
ーム電流が立上った後、定常状態を保つ期間内の１部期
間−第２図の１１’、１２ 、１３−にビーム電流指令
信号発生器５６から出されるサンプルホールド信号５９
によりサンプルホールド回路６３に前記ＫｒＯ値をＫｌ
’として保持し、サンプルホールド回路にデータが有る
か、無いかを記憶するフリップフロップ６４をセット（
記憶有シ）シて切替スイッチ６６をＫＯ側からＫｌ’側
に切替える。
値ＫＯの発生器６５の′電圧を、切替スイッチ６６で選
択してｉ（＝ Ｉぐ０として演′は回路６１が演算する
が、電子銃、特にフィラメントの特性変化などによシ値
は少し変化することがある。そこで、実際にバイアス電
圧設定信号としてバイアス制御回路（偏差増幅器５と、
サイリス夕回路６）に出力された電圧■Ｉｏと検出抵抗
３５で検出される実際のビーム′醒流Ｉｂａ、実際の加
速電圧■Ｐから、その時点での最新のＫの値に、Ｉをビ
ーム電流が立上った後、定常状態を保つ期間内の１部期
間−第２図の１１’、１２ 、１３−にビーム電流指令
信号発生器５６から出されるサンプルホールド信号５９
によりサンプルホールド回路６３に前記ＫｒＯ値をＫｌ
’として保持し、サンプルホールド回路にデータが有る
か、無いかを記憶するフリップフロップ６４をセット（
記憶有シ）シて切替スイッチ６６をＫＯ側からＫｌ’側
に切替える。
これによｐ１演算回路６１はに＝Ｋｌ’として演算をや
り直し、ビーム電流指令値Ｉｂｃと実際値ＩｂａＯ差を
なくしてゆくものである。尚、サンプルホールドの保持
するデータは、次のサンプル信号５９が入るか、リセッ
ト６７が入るまでは保持されている。もし、ビーム電流
の可変幅が広く、電子銃の特性の非直線によシ、１つの
Ｋｌ のデータで全ビーム電流範囲をカバーし切れない
時は、ビーム電流の可変幅を数等分し、各々の可変域に
ついて各々１個づつのＫを与える補正回路６２．サンプ
ルホールド６３．切替スイッチ６６、フリップフロップ
６４．プリセント値発生器６５を等分した数だけ用意し
て選択的に使用する（図示せず）。
り直し、ビーム電流指令値Ｉｂｃと実際値ＩｂａＯ差を
なくしてゆくものである。尚、サンプルホールドの保持
するデータは、次のサンプル信号５９が入るか、リセッ
ト６７が入るまでは保持されている。もし、ビーム電流
の可変幅が広く、電子銃の特性の非直線によシ、１つの
Ｋｌ のデータで全ビーム電流範囲をカバーし切れない
時は、ビーム電流の可変幅を数等分し、各々の可変域に
ついて各々１個づつのＫを与える補正回路６２．サンプ
ルホールド６３．切替スイッチ６６、フリップフロップ
６４．プリセント値発生器６５を等分した数だけ用意し
て選択的に使用する（図示せず）。
ここで、例えばＫの値をモニターし、Ｋの値がある範囲
外に出たときは警報を発するようにしておけば、フィラ
メント加熱電流の低下とか、電子銃のセツティング不良
とかを見出し適切な処１買を捲せるなどの利点も得られ
る。
外に出たときは警報を発するようにしておけば、フィラ
メント加熱電流の低下とか、電子銃のセツティング不良
とかを見出し適切な処１買を捲せるなどの利点も得られ
る。
偏差増幅器５とサイリスタ回路６ばことで述ベタＫ ｒ
Ｏ値を時々該々と更新して９くフィードバックループ
内にあシ、サイリスタ回路６け商用周波数交流電源７か
ら給電されている。こうして電子銃（５１〜５３）のグ
リッドバイアス電圧をほぼ信号波形４に類似させるよう
に制御できる。
Ｏ値を時々該々と更新して９くフィードバックループ
内にあシ、サイリスタ回路６け商用周波数交流電源７か
ら給電されている。こうして電子銃（５１〜５３）のグ
リッドバイアス電圧をほぼ信号波形４に類似させるよう
に制御できる。
そうすると第２図に示すように時間と共に変化するビー
ム電流波形が得られる。前記したようにビーム電流が定
常値になる期間の一部１１ 、１２ 。
ム電流波形が得られる。前記したようにビーム電流が定
常値になる期間の一部１１ 、１２ 。
１３において、それぞれビーム電流の値を検出するが、
その検出方法は、例えば期間１１．又は１２ 、１．３
での平均的値、あるいは、交流リップルの影響を少な
くするだめ、リップル周波数に同期してサンプリングし
た値又は、放電等によるノイズを取シ除くため複数回サ
ンプリングして前後の値といちじるしい相異のある値は
、それを除くようなデータの処理を行なった値を取シ出
す方法を組み合わせて使用する。
その検出方法は、例えば期間１１．又は１２ 、１．３
での平均的値、あるいは、交流リップルの影響を少な
くするだめ、リップル周波数に同期してサンプリングし
た値又は、放電等によるノイズを取シ除くため複数回サ
ンプリングして前後の値といちじるしい相異のある値は
、それを除くようなデータの処理を行なった値を取シ出
す方法を組み合わせて使用する。
以上に述べたとおり、フィードバック制御は、定常状態
においてのみ、サンプリグの形で行なわれ、ビームの立
上シ／立下り期間け、オープンループ制御となるため、
立上シ／立下シ部分においてフィードバック信号が不連
続となる事によｐ生じがちなオーバシュート、アンダー
シュートもなくなシ、再現性の良い電子ビーム加工をく
シ返し行わせ得る。
においてのみ、サンプリグの形で行なわれ、ビームの立
上シ／立下り期間け、オープンループ制御となるため、
立上シ／立下シ部分においてフィードバック信号が不連
続となる事によｐ生じがちなオーバシュート、アンダー
シュートもなくなシ、再現性の良い電子ビーム加工をく
シ返し行わせ得る。
さらに、第１図のバイアス電圧フィードバックサブルー
プは高電圧部の影響を受けないので充分早い応答性を発
揮し、高電圧回路入力電源周波数を上げなくても急速な
ビーム電流の立ち上り等を可能にする。
プは高電圧部の影響を受けないので充分早い応答性を発
揮し、高電圧回路入力電源周波数を上げなくても急速な
ビーム電流の立ち上り等を可能にする。
このように本発明のビーム電流制御回路を用いた電子ビ
ーム装置け、ビーム加速用高電圧回路の入力電源に商用
周波数のものを用いても充分速くビーム電流を立ち上ら
せたシ低下させたりすることができ、装置が簡単になり
信頼性も良好で、比較的低価格でしかもワークを多数く
）返し再現性よく加工できるなど実用上大きな利点を備
えている。
ーム装置け、ビーム加速用高電圧回路の入力電源に商用
周波数のものを用いても充分速くビーム電流を立ち上ら
せたシ低下させたりすることができ、装置が簡単になり
信頼性も良好で、比較的低価格でしかもワークを多数く
）返し再現性よく加工できるなど実用上大きな利点を備
えている。
第１図は本発明の電子ビーム装置用ビーム電流制御回路
の一実施例を示す要部説明図、第２図はビーム電流の時
間的変化の一定を示す波形図、第３図は、第１図のバイ
アス電圧設定回路３１を詳説する図である。 なお、図において １・・・・・・単巻変成器、２・・・・・・変成器、３
・・・・・・整流平滑回路、４・・・・・・信号波形、
５・・・・・・偏差増幅器、６・・・・・・ザイリスタ
回路、８，９．１０・・・・・・ビーム電流が定常値に
なる期間、１１，１２．１３・・・・・・８，９゜１０
で示ず定常値になる期間内の１部期間、５６・・・・・
・ビーム電流指令信号発生器、５７・・・・・・バイア
ストランス、５８・・・・・バイアス整流器、５１・・
・・・・フィラメント、５２・・・・・・グリッド、５
３・・・・・・アノード、５４・・・・・・電子ビーム
、５５・・・・・・電子ビーム被照 物、３４・・・・
・・加速電圧源、３５・・・・・・ビーム電流検出抵抗
、３１・・・・・・バイアス電圧設定器、５９・・・・
・・ザンプルホールド信号、６７・・・・・・サンプル
ホールドリセット信号、６１・・・・・・バイアス電圧
演算回路、６２・・・・・・バイアス電圧補正回路、６
３・・・・・・サンプルホールド回路、６４・・・・・
・フリップフロップ、６５・・・・・電子銃の比例係数
にの初期値ＫＯの発生器、６６・・・・・・Ｋの切替ス
イッチ。 篤 ２ 図 ￥ 、３ 図
の一実施例を示す要部説明図、第２図はビーム電流の時
間的変化の一定を示す波形図、第３図は、第１図のバイ
アス電圧設定回路３１を詳説する図である。 なお、図において １・・・・・・単巻変成器、２・・・・・・変成器、３
・・・・・・整流平滑回路、４・・・・・・信号波形、
５・・・・・・偏差増幅器、６・・・・・・ザイリスタ
回路、８，９．１０・・・・・・ビーム電流が定常値に
なる期間、１１，１２．１３・・・・・・８，９゜１０
で示ず定常値になる期間内の１部期間、５６・・・・・
・ビーム電流指令信号発生器、５７・・・・・・バイア
ストランス、５８・・・・・バイアス整流器、５１・・
・・・・フィラメント、５２・・・・・・グリッド、５
３・・・・・・アノード、５４・・・・・・電子ビーム
、５５・・・・・・電子ビーム被照 物、３４・・・・
・・加速電圧源、３５・・・・・・ビーム電流検出抵抗
、３１・・・・・・バイアス電圧設定器、５９・・・・
・・ザンプルホールド信号、６７・・・・・・サンプル
ホールドリセット信号、６１・・・・・・バイアス電圧
演算回路、６２・・・・・・バイアス電圧補正回路、６
３・・・・・・サンプルホールド回路、６４・・・・・
・フリップフロップ、６５・・・・・電子銃の比例係数
にの初期値ＫＯの発生器、６６・・・・・・Ｋの切替ス
イッチ。 篤 ２ 図 ￥ 、３ 図
Claims (2)
- （１）電子ビームをワークに照射して加工する電子ビー
ム装置で、電子銃のグリッド−カソード間に印加するバ
イアス電圧を指令信号発生部（バイアス電圧設定回路）
からのバイアス電圧設定信号に基づき、バイアス電圧検
出器からの検出信号と比較して、フィードバッグ制御を
するバイアス電圧制御回路によシ供給するようにし、ビ
ーム照射を開始しビーム電流が立上った後、定常状態を
保？期間の一部期間にビーム電流の電流の実際値を検出
し、その実際値とビーム電流設定値とを比較してバイア
ス電圧設定信号を補正するようにした電子ビーム装置用
ビーム電流制御装置。 - （２）電子ビームを間欠的に照射する電子ビーム装 ３
゜置で、ビーム照射開始時に電子銃のグリッド−カソー
ド間に印加するバイアス電圧を、バイアス電圧設定回路
からの設定信号に基づき、バイアス電圧検出器からの検
出信号と比較してフィードバック制御をするバイアス電
圧制御回路によシ供給するようにし、前記バイアス電圧
設定回路としてビーム電流目標値、および加速電圧検出
器からの加速電圧検出値から、所要のビーム電流を得る
だめの、バイアス電圧設定信号を電子銃の特性に合わせ
て算出するような演算回路、およびビーム照射を開始し
ビーム電流が立上った後、定常状態を保つ期間内の一部
期間にビーム電流の実際値を検出し、その実際値とバイ
アス電圧設定信号とを比較してバイアス電圧補正信号を
作シ、バイアス電圧設定信号を補正して常に所望のビー
ム電流値が得られるようにするだめの補正回路を設けた
電子ビーム装置用ビーム電流制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5293783A JPS59177845A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 電子ビ−ム装置用ビ−ム電流制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5293783A JPS59177845A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 電子ビ−ム装置用ビ−ム電流制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177845A true JPS59177845A (ja) | 1984-10-08 |
Family
ID=12928776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5293783A Pending JPS59177845A (ja) | 1983-03-29 | 1983-03-29 | 電子ビ−ム装置用ビ−ム電流制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177845A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH038251A (ja) * | 1989-06-01 | 1991-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電子ビーム加工装置 |
| EP1720193A1 (de) * | 2005-05-04 | 2006-11-08 | Applied Films GmbH & Co. KG | Anordnung für die Regelung der Elektronenstrahlleistung einer Elektronenstrahlkanone |
-
1983
- 1983-03-29 JP JP5293783A patent/JPS59177845A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH038251A (ja) * | 1989-06-01 | 1991-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 電子ビーム加工装置 |
| EP1720193A1 (de) * | 2005-05-04 | 2006-11-08 | Applied Films GmbH & Co. KG | Anordnung für die Regelung der Elektronenstrahlleistung einer Elektronenstrahlkanone |
| US7808183B2 (en) | 2005-05-04 | 2010-10-05 | Applied Materials Gmbh & Co. Kg | Arrangement for the regulation of the electron beam power of an electron gun |
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