JPS61165940A - 電子ビ−ム加工方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ この発明は、真空雰囲気（１０ｍＨｇ程度）中に被加工
物を置き、これに高′鴫圧で加速された電子ビームを集
束レンズＣ４を子レンズともいう）で集束たせて被加工
物に照射すると、その運動エネルギの大部分は熱エネル
ギに変わる念め、この電子ビームが照射さＡ皮部分は加
勢鳴れ、たとえば１〜１０μＳでその材料の融点に達し
、材料が蒸発し、その蒸発圧力によって所定の加工（穴
あけ、切断、溶接、溶解お工び蒸着等）を竹なう電子ビ
ーム加工方法及び七の装置に関するもので、特にこの発
明は、電子ビームを発生させる電子銃内の陰極の状態を
自動的に、かつ正確にモニタリングすることができる電
子ビーム加工力法及びその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種電子ビーム加工装置における電子銃の陰極
状態のモニタリング手段としては、たとえば加工前に、
試験用被加工物に電子ビームを照射することに工って生
成’ｉＡ　ｎ　ｆＣビードの断面を観察する方法がある
。第５図（Ａｌ　、　（Ｂｌおよび第６図（Ａｌ。

（Ｂｌは被加工物顧に照射さｎる電子ビーム（３ａ）　
。

（３ｂ）の形状と、被加工物顛内に生成ｉｎるビード（
３０ａ　）、（３０ｂ）の溶は込み形状を示す断面図で
、第５図１（Ａｌｌ−を電子銃内の良好な状態の陰極（
図示せ−ず）かち発生した正常イ、子ビーム（６ａ）を
被加工物（６）に照射している状態を示し、この場合、
被加工物Ｉｎ内に生成上れるビード（３０ａ）ｉｊ、第
５図（Ｂｌに示すように好ましい溶は込み形状となる。

また、第６図（ＡＪは電子銃内の劣化している陰極から
発生し定異常電子ビーム（６ｂ）を被加工物に）に照射
している状態、−′ｆ″なわち陰極の劣化によって集束
レンズ（図示せず）などのように調整しても電子ビーム
（５ｂ）を細く絞ることができない状態を示し、この場
合、被加工物（１）内に生成されるビード（３０ｂ）は
、第６図ＣＢ＋に示す工うに深さが浅く、好ましい溶は
込み形状とならない。

〔発明が解決しようとする問題点１ 以上述べ次従来の電子銃の陰極状態のモニタリング手段
によれば、上述し九被加工物−のビード（３０ａ）　、
　（３０ｂ）の断面形状を観察するためには、この被加
工物−を切断するかあるいは研磨しなければならないの
で、モニタリング作業がきわめて面倒で作業能率がきわ
めて悪く、作業に熟練を要するばかりでなく、正確を欠
く欠点がある。

この発明は、かかる点に着目してな―ｎたもので、電子
ビームを発生プせる電子銃内の陰極の状態を自動的に、
かつ正確にモニタリングすることができる電子ビーム加
工方法及びその装置を提供しようとするものである。

〔問題点を解決−子るｔめの手段〕

この発明は、焦点調整後に電子ビームを標亀試片に設は
丸溝を横切るように走査し友時に発生する放射線、また
＃′ｉ電子線の何れかを検出して、電子銃内の陰極状態
をモニタリングするようにしたものである。

つまり、この発明に係る電子ビーム加工方法は、電子ビ
ームのビーム電流を所定値に調整し、標準試験片の表向
に電子ビームの焦点を調整しｍ後、標帛試験片の溝を横
切るように電子ビームを走査させたときに発生する電子
線の信号変化を検出し、この検出値とあらかじめ設定し
九基準値とを比較して電子ビームを発生する電子銃に内
置し次陰極の状態を自動的にモニタリングするものであ
る。

ま友、本発明に係る電子ビーム加工！１＝ｉｌは、標準
試験片に照射する電子ビームを発生ζせる陰極を内蔵し
た′電子銃と、電子ビームを標準試験片の表面に集束さ
せる友めの集束レンズと、標準試験片の溝を横切るよう
に電子ビームを走査させる九めの偏向レンズと、電子ビ
ームを標準試験片に照射した時に発生する反射電子及び
二次電子の電子線を検出するコレクタと、このコレクタ
によって得らｆ１７ｉｊ信号変化とあらかじめ設定し九
基準値とを比較して電子銃に内蔵し次陰極の状態を判別
するシステム制御装置とを備え皮ものである。

〔作　用〕

この発明においては、標富試験片の表面に電子ビームの
焦点を調整した後、標準試験片の慮を横切る：うに′−
電子ビーム走査づせたときに発生する電子線の信号変化
を検出し、この検出値とあらかじめ設定し九基準値とを
比較することに工って、電子ビームを発生する電子銃に
内蔵し次陰極の状態を自動的にモニタリングする。

〔実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の電子ビーム加工装置の一例を示すブ
ロック図である。同図において、（ＩＪＦｉ高電圧電源
、（２）は陰極（図示せず）を内蔵した電子銃、（３）
は電子銃（２１の陰極より発生し九電子ビーム、（４）
はｖＡ肇試験片、（５）は電子銃（２）の陰極より発生
し九電子ビーム（３）をＳ準試験片（４）表面に集束略
せる窺めの集束レンズ、（６）は標準試験片（４）の＃
１（７）を横切るように電子ビーム（３）を走査さぜる
几めの偏向レンズである・ （８）は反射電子お工び二次電子の電子線（９）を検出
するコレクタ％（ハ）はコレクタ（８）に工って得られ
た信号変化とあらかじめ設定し九基撫値とを比較して這
子銃（２）に内蔵した陰極の状態を判別し、システム全
体を制御するシステム制御装置である。α℃はシステム
制御装置ｔ（財）の指令にしたがって偏向レンズ（６）
の制御信号を発生する信号発生器、叩は信号発生器０１
１からの信号を偏向レンズ（６）に印加するための電流
増幅器、Ｒ５お工びＲ７は抵抗器である、（３１）はコ
レクタ（８）で補足した反射電子および二次電子などの
二次エネルギ検出信号のノイズ分を除去するためのフィ
ルタ、（至）は入力信号の最小値を検出し、こｎを記憶
保持する最小値検出保持部、（ロ）１まこの最小値をＡ
／Ｄ　変換する几めのＡ／Ｄ変換器である。　Ｃ１５は
偏向レンズ（６）を流几る偏向レンズ電流の正および負
のピークを検出して、正ピークから負ピークま九は負ピ
ークから正ピークまでの間、最小値検出保持部（至）を
動作させる制御信号を出力するピーク検出制御部である
。

第２図Ｖｉ標醜試験片（４）の溝（７）を横切るように
電子ビーム（３）を走査−せ穴時、コレクタ（８）によ
って検出さｎる反射電子および二次電子の電子線（９）
などの変化を示したものである。

第６図は正常な陰極の場合と異常な陰極の場合とについ
て、標準試験片（４）の溝（７）を横切るようにｔ子ビ
ーム（３）を走査略せ定時、コレクタ（８）により検出
される電子線変化を示し次ものである、第３図（ａｌは
正常な陰極の場合を示し、第３［ｋｌ（ｂｌは異常な陰
極の場合を示している、第４図は動作説明図である。

次に、動作について説明する。

第２図に示す工うに標準試験片（４）のｇ（力を横切る
工うに電子ビーム（３）を走査づせた時、コレクタ（８
）に工って検出これる電子線量は＠　（７１の近傍で変
化するようになる。この変化量である第２図のＡ。

ＢＣは、溝（７）の幅や照射する電子ビーム（３）のビ
ーム電流を一定とじ九場合、照射する電子ビーム（３）
の径に対応して変化するようになる。即ち、ビーム戒汗
を柳単条件に調整し、標準試験片（４）の表面に焦点調
整後、この電子ビームを％標準試験片（４）の溝を横切
るように走査させると、電子ビームが正常な陰極で工〈
絞らｔ′ＬｆＣ場合には第３図１（ａｌに示ｆ工うに電
子線量が変化し、電子ビームがうまく絞ら几ない場合に
は第３図（ｂｌに示すように電子線量が変化する。した
がって、電子線量の変化状態により陰極のモニタリング
ができるようになる。

信号発生装置α１１Ｆｉ第４図（Ａｌに示すような正弦
波１７’ｃは三角波を発生して、電流増幅器αＯを介し
て偏向レンズ（６）に偏向レンズ電流を供給する。この
電流を抵抗Ｒ８の両端の電圧として検出し、ピーク検出
制御部α９で旧・負それぞれのピークを検出し、最小値
噴出保持部（ト）で第４図（ｂｌに示すよりな１ｌｔＩ
Ｉ′ｍ信号を発生する。最小値検出保持部（至）ではｔ
、からｔ２までの間の電子線量を検出する。したがって
、ｔ、で保持部をリセットし、電子線量の最小値Ｉ　ｃ
ｍｉ　ｎを検出して、こｎを保持する。そして、電子線
量の最小値ＩｃｍｔｎをＡ／Ｄ変換器（ロ）でＡ／Ｄ変
換して、システム制御装置（ハ）に取り込む、この検出
値と、あらかじめ設定しｆｃｍ恕隙極の基準値とを比較
して、その差が所定限度を越える場合には陰極状態が異
常であると判断することができる。

なお、上記実施例においては、電子線量の最小値（第２
図に示すＢ）を検出する場合について示したが、第２図
に示すＡやＣの値を検出するようにしても工い、 また、上記実施例においては、電子ビーム（３）の照射
に工υ発生する電子線を検出する場合について示し友が
、コレクタ（８）の代わりに７オトタイオードなどの素
子をセンサとしてＸ線を検出するようにしても、検出シ
れるＸ線信号は電子線とまっ次く同様な挙動を示し、ま
ったく同様な効果が得られる。

ζらに、上記実施例においては、検出信号をＡ／Ｄ変換
して、システム制御装置に取り込んで、比較判断する場
合について示したが、検出信号をＡ／Ｄ変換せずにアナ
ログ回路で比較判断するようにしても同様の効果を賽す
る。

〔発明の効果〕

以上述べ九ように、この発明によｎば、焦点調整後に電
子ビームを標単試片に設けた溝を横切るように走査し、
その時に発生する放射線、または電子線の何れかの信号
変化を検出し、この検出値と、あらかじめ設定した標應
陰極の場合の基潴値とを比較して、陰極状態を自動的に
モニタリングするようにしたので、ビームの品質が常に
保証ばｎ１常に正確な電子ビーム加工を行なうことがで
きる優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例である電子ビーム加工装置を
示すブロック図、第２図は標準試験片のｍを横切るよう
に電子ビームを走査させた時の電子線の変化を示す説明
図、第５図は正常な陰極の場合とにおける電子線量変化
を示す説明図、第４図は動作を説明する元めの説明図、
第５図及び第６図は標準試験片に照射ざ几る電子ビーム
の形状と、標鵬試験片に形成ジれるビードの溶は込み形
状とを示す換弐図である。 （２）・・・電子銃、（３）・・・電子ビーム、（４）
・・・標準試験片、（５）・・・集束レンズ、（６）・
・・偏向レンズ、（７）・・・溝、（８）・・・コレク
タ、（９ト・・電子線、（ハ）・・・システム制＃装置
。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 伏埋人　弁理士　木　村　三　朗 −６舜−０ 第　４　図 ↑、　　　　　　　１２１ 第５図　第６図 ＣＢ）　　　　　　　ＣＢ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビームのビーム電流を所定値に調整し、標準
   試験片の表面に電子ビームの焦点を調整した後、標準試
   験片の溝を横切るように電子ビームを走査させたときに
   発生する電子線の信号変化を検出し、この検出値とあら
   かじめ設定した基準値とを比較して電子ビームを発生す
   る電子銃に内蔵した陰極の状態を自動的にモニタリング
   することを特徴とする電子ビーム加工方法。
2. （２）標準試験片に照射する電子ビームを発生させる陰
   極を内蔵した電子銃と、電子ビームを標準試験片の表面
   に集束させるための集束レンズと、標準試験片の溝を横
   切るように電子ビームを走査させるための偏向レンズと
   、電子ビームを標準試験片に照射した時に発生する反射
   電子および二次電子の電子線を検出するコレクタと、こ
   のコレクタによつて得られた信号変化とあらかじめ設定
   した基準値とを比較して電子銃に内蔵した陰極の状態を
   判別するシステム制御装置とを備えたことを特徴とする
   電子ビーム加工装置。