JPS60140801A - 電流電圧変換装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は抵抗を用い、その両端の電圧を測定することに
よって、電流値を検出する電流電圧変換装置に関する。

（２）技術の背景 近年、電子ビーム露光装置の偏向コイルを駆動する為、
及びその他種々の目的などで電流源が用いられている。

そしてそれらの装置における動作精度を向」ニさせるた
めに゛、装置に流れる電流の検出測定装置の精度の向上
が望まれている。また。

上記目的に限らず、精度の高い電流の検出測定装置は電
気工学の各分野で望まれている。

（３）従来技術と問題点 従来、電流の検出測定装置としては、値が既知（その値
をＲ〔オーム〕とする）の抵抗に電流を流し、その両端
の電圧Ｖ〔ボルト〕を電圧針によって測定することによ
って請求めるべき電流値■〔アンペア〕をオームの法則
に従って。

Ｔ＝Ｖ／Ｒ・・・・・・（］） としてめる方法によるものが一般的である。一方上記抵
抗における消費電力Ｗ〔ワット〕は。

Ｗ＝　Ｉ　’　Ｒ・・・・・・（２） で表わせ、この電力は抵抗での発熱として消費される。

また抵抗値Ｒ〔オーム〕はその温度によって変化するた
め、前記電子ビーム露光装置の偏向コイル駆動時におり
る電流検出測定の場合などのように、大電流（数アンペ
ア）の検出測定を」二記方法によって行なう場合、抵抗
での発熱が多くなり、それによって抵抗値が変化してし
まい、精度の高い電流検出δｔｌ＋定が行えないという
問題点があった。

（４）発明の目的 オ；発明ＩＣ、ｉｌ記問題点を除く為に、抵抗の温度を
電流値に拘わらず常に一定にすることによって。

積度の高い電流検１１１測定を行える電流電圧変換装置
を提供することを目的とする。

（５）発明の構成 上記目的は本発明によれば電流電圧変換に用いる抵抗を
核汰発を用いて冷却し、その冷却液の圧力を一定に保つ
ことによって、前記抵抗の温度を一定に保つことを特徴
とする電流電圧変換装置を提供することによって達成さ
れる。

（６）発明の実施例 以下本発明の実施例について詳細に説明を行な図は本発
明を電子ビーム露光装置の偏向コイル駆動時におりる電
流検出測定装置に適用した場合の実施例の全体的な構成
図である。

設定電圧発生装置１によって発生されたデジタル設定電
圧は、Ｄ／Ａ変換器２によってアナ「１グ設定電圧■１
に変換される。アナログ設定電圧Ｖ＋はオペアンプ（差
動増幅器）によって構成される比較器３の非反転入力に
入力する。比較器３ば正負電源電圧±Ｖｅで駆動され、
比較器３の反転入力に入力する電圧■２と比較を行ない
、Ｖ＋＞Ｖ２又はＶｌ〈■２によって比較器３は正負飽
和電圧である＋Ｖｅ又は−Ｖｅを出力する。この出力電
圧によって電流源を構成する１−ランジスタ４　（電源
電圧＋Ｖｃｃ）のオンオフを制御し、偏向コイル５に電
流■を流し、これによって偏向コイル５は磁界を発生し
、電子ビーム（特に図示せず）を制御する。又偏向コイ
ル５の接続点Ａには電流電圧変換抵抗６の片側の端子が
接続され、電流電圧変換抵抗６の他方の端子はアース８
に接地される。又電流電圧変換抵抗６の両端子には、電
圧δ１９が接続される。さらに電流電圧変換抵抗６は２
温度係数の小さいニッケルクロムとマンガンの合金など
によって構成されており、さらに表面は船色絹の為にパ
ンシヘーシヲン■臭によって被覆されていると共に絶縁
基板７　（］Ａ質はセラミックなとの絶１３体）をし、
１さんで、冷却管１２の内部に配置されている。冷却管
１２はポンプ１３に接続されると共に、その途中に圧力
調整弁１４を有し。

冷却管１２の内部には純水が充填されている。なお電流
電圧変換抵抗６の抵抗値は２〔オーム〕程度であり、冷
却水の抵抗値（数メガオーム）に比べて十分低い。

さらに電流電圧変換抵抗６は電源１１によって駆動され
るヒータ１０によって予め、適当な温度に温められてい
る。

以」二のような構成において、偏向コイル５によって一
定磁界を発生させるために、まず設定電圧発生装置から
発生したデジタル設定電圧はＤ／Ａ変換器２でアナログ
設定電圧■１に変換され、比５− 軸型３の非反転入力に入力する。一方、比較器３の反転
入力に入力する電圧■２は、初めＬｌ零なので、比較器
３は正飽和電圧４−　Ｖｅ　を出力する。これによって
トランジスタ４がオンとなり、偏向器５に電流Ｉを流す
。これによって接続点Ａ点の電圧Ｖ２が上昇し、Ｖ　２
　＞Ｖ　＋となったとごろで比較器３が負飽和電圧−Ｖ
ｅを出力するため、１ヘランジスタべがオフとなる。続
いて偏向コイル５に電流が流れなくなりＡ点の電圧Ｖ２
が下がり。

Ｖ２＜Ｖｌとなる為再び比較器３が正飽和電流十Ｖｅを
出力し、トランジスタ４がオンとなる。

以上の動作が繰り返されることにより、結局設定電圧■
１によって、偏向コイル５に流れる電流Ｉが設定電圧■
１に対応した一定値となるように制御されることになる
。

ここで比較器３の入力インピーダンスは非常に高い為、
偏向器５に流れる電流Ｉは全て電流電圧変換抵抗６に流
れ、電圧計９を用いて前記（１）式に従って電流検出測
定が行われる。この場合、電流電圧変換抵抗６はヒータ
１０によって予め１６ｏ〔６− ’ｃ）程度に温められている。又ポンプＩ３によって冷
却管１２の内部を流れる水は、圧力調整弁１４によって
その水圧が正確に１０気圧に保たれている。（この場合
、圧力調整弁１４による水圧の正確な調整＆Ｊ比較的容
易である。）今、電流電圧変換抵抗６に電流が流れ前記
（２）式に従って発熱し２その温度が１６Ｏｆ：’Ｃ）
を越えようとすると、冷却管内部の１０気圧の水の沸点
１６０（’（１）である為、抵抗表面で水が蒸発しくこ
の現象を核蒸発という。）、電流電圧変換抵抗６による
発熱がこの核蒸発による気化熱に変換され、抵抗の温度
は１６０（’Ｃ）に保たれる。この場合、抵抗表面に気
泡が溜ってしまうと、気泡自身の断熱効果により抵抗の
塩度が−Ｊ二昇してしまうため、ポンプ１３により冷却
管内部の水を循環させ、抵抗表面に気泡が溜らないよう
にしである。上記動作に加え。

電流電圧変換抵抗６は前記のように温度係数の低い（数
ｐｐｍ／　”　Ｃ）材質で構成されているため。

その温度がほぼ１６０（’Ｃ）に保たれている限り。

流れる電流による抵抗値の変化は無視できる程度になり
、＋６０［：’Ｃ）における抵抗値を予め知っておくこ
とにより、電圧計９及び前記（１）式を用いて、精度の
高い電流検出測定を行なうことができる。なおヒータ１
０ば、電流電圧変換抵抗６に電流がほとんど流れていな
くとも（又は零でも）。

該抵抗の温度を一定値＋６０（’Ｃ）に保ち、その抵抗
値が変化しないようにする為に用いられる。

上記動作においては５１０気圧の水圧における沸点１６
０（’Ｃ）を利用したが、沸点温度は圧力の２乗に比例
する為、測定する電流値によって圧力調整弁１４によっ
て水圧を他の値に調整し、電流電圧変換抵抗６の温度を
他の望ましい一定温度に保つことは容易に行える。さら
に冷却管１２の内部の液体は沸点の明らかな水辺外の液
体でも良いことは勿論である。

以上のような方法によって、従来は０．５〜１　〔アン
ペア〕程度の電流値の測定しか行えなかったのが１本発
明によれば大電流を流した場合も抵抗の温度で一定に保
たれているので２〜５　〔アンペア〕程度迄の電流値の
測定を行うことが可能とな以上の実施例は、電子ビーム
露光装置の偏向コイル駆動時における電流検出測定装置
に本発明を適用した場合であるが、第１図においてＡ点
から先の電流電圧変換抵抗６を含む部分を、他の装置に
適用することによって同様の効果を得ることが可能であ
る。

（７）発明の効果 本発明によれば、電流電圧変換に用いる抵抗の温度を、
冷却液の圧力と一定に保ちつつ核蒸発を用いることによ
って一定温度に保つことができ。

それによって流れる電流が大きい場合でも抵抗値が変化
しない為、精度の高い電流検出測定を行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による実施例の構成図である。 １・・・設定電圧発生装置　２・・・Ｄ／Ａ変換器　３
・・・比較器 ４・・・トランジスタ　５・・・偏向コイル　６・・・
電流電圧変換抵抗 ９− ７・・・絶縁基板　９・・・電圧計 １０・・・ヒータ　１２・・・冷却管 １３・・・ポンプ　１４・・・圧力調整弁１０−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電流電圧変換に用いる抵抗を核蒸発を用いて冷却
   し、その冷却液の圧力を一定に保つことによって、前記
   抵抗の温度を一定に保つことを特徴とする電流電圧変換
   装置。
2. （２）前記冷却液は、前記抵抗部分に気泡が溜らないよ
   うに、循環することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電流電圧変換装置。
3. （３）前記抵抗は電流が流れていない時も前記一定温度
   を保つように、予め加温されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電流電圧変換装置。