JPS62161929A - 電子ビ−ム溶解における電子ビ−ム制御方法 - 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】 ［産業上の利用分舒］ 本発明は、例えばチタンやタンタル等を電子ビーム溶解
するに当たって、電子ビームが誤って照射禁止領域へ照
射されることに基づく不都合を、該照射禁止領域を措成
する物質に影響されることなく未然に防止することに成
功した電子ビーム制御方法に関するものである。

［従来の技術］ 真空技術等の進歩に伴なって電子ビームを利用する応用
技術が注目を集めている。電子ビームを利用する技術と
しては、電子ビーム溶解や電子ビーム蒸着等を挙げるこ
とができるが、これらのうち電子ビーム溶解については
第２図に示す様な装置を用いて行なわれる。即ち該溶解
装置１は、電子ビームガン２のカソード２ａから放出さ
れる電子ビーム３を水冷鋳型４中の被溶解物５に照射し
、この時に発生する熱によって被溶解物５を溶解しよう
とするものである。またこの溶解と同時に、被溶解物５
中の不純物を精錬したり、或は被溶解物５を蒸発させて
蒸着を行なうことも可能である。

こうした電子ビーム溶解装置１においては、被溶解物５
と水冷鋳型４の境界表面５ａを特に強力に電子ビーム照
射してやることが必要であるが、この為には該電子ビー
ムの正確なコントロール、例えば照射面積のコントロー
ルが要求される。

ところで電子ビームのコントロールを行なうに当たって
は、第３６図に示す如くカソード２ａ側のフィラメント
７の加熱によって発生する熱電子８を、補助電極９及び
アノードリング１０を通じて加速し、更にＸ＠偏向コイ
ル及びＹ軸偏向コイル（以下Ｘ、Ｙ偏向コイル１１と記
す）のＸ、Ｙ偏向電流を調節することによって平面（但
し紙面貫通方向）内での偏向量をコントロールする。そ
してこの様なＸ、Ｙ偏向電流の調節は、境界表面５ａの
電子ビーム照射状況を観測窓（図示せず）等から目視等
によって観察確認しつつ行なわれているというのが実情
である。

ところが被溶解物５の溶解が進行すると、蒸発物が上記
観測窓等のガラスに付着して電子ビーム照射位置が不明
瞭となったり、水冷鋳型４へのスプラッシュの堆積等に
よって水冷鋳型４の目視が不可能になってくる。その為
、電子ビームのコントロールに支障を来たす結果となり
、更にこのコントロール不良が原因になって水冷鋳型４
を間違って照射してしまい、水冷鋳型４を破損するとい
ったトラブルをも生じかねない。水冷鋳型４を破損した
場合には、水と溶湯が接触して水蒸気爆発を起こし、大
事故につながることも恐れられる。一方こうした弊害を
防止することに重点を置き過ぎると、被溶解物５の溶解
が不完全となり、歩留り低下を招くことは明らかである
。

本発明者等は、上述の如き事情を踏まえ目視によらずど
も電子ビームの制御が十分に可能である様な方法を見出
し別途特許出願した。

その１つに特性Ｘ線発生状況を検知する方法が挙げられ
る。これは、電子ビームが照射禁止領域を照射したとき
に発生する特性Ｘ線を検知すると共に該検知結果を電子
ビーム照射の制御に利用しようとするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記特性Ｘ線スペクトルは上記照射禁止領域
を構成する物質固有のものであるから、上記特性Ｘ線ス
ペクトルを検知するに当たり上記材料毎に検出計や分析
器等を適応させてやる必要があり、非常に煩雑なばかり
か上記検出計等が高価であるといった欠点を伴なう。

本発明はこうした事情を考慮してなされたものであって
、水冷鋳型等のビーム照射禁止領域への電子ビーム照射
に基づく該水冷鋳型等の破損等を未然に防止することが
でき、しかも上述の如き特性Ｘ線検知方法に伴なう不利
益についても改良を加えた電子ビーム制御方法を提供し
ようとするものである。

［問題点を解決する為の手段］ 本発明に係る電子ビーム制御方法とは、電子ビームを偏
向させつつ被加熱物質に照射するに当たり、電子ビーム
照射禁止領域に導体を設け、電子ビームが上記導体を照
射することによる起電力の発生情報に従って、電子ビー
ムの偏向量を減少するか又は電子ビームの照射を中止す
るところにその要旨が存在するものである。

［作用］ 本発明者等は、電子線が導体に照射されると該導体に起
電力が発生するという事実に着目し、この事実を、水冷
鋳型等のビーム照射禁止領域（以下水冷鋳型を用いて説
明する）に電子ビーム照射がなされたか否かを検知する
手段として利用すれば、上記問題点を克服できるのでは
ないかとの指針を得、更に具体的手段を確立して本発明
を完成するに至った。

即ち、ビーム照射禁止領域に導体を設け、電子ビーム制
御不良等により該導体に電子ビームが照射されると、該
導体に起電力が発生するから、該起電力の発生情報に基
づいて、（１）電子ビーム偏向量を減じるか、或は（２
）電子ビーム照射を中止する様に構成しておけば、前述
の如き本発明の目的を達成することができる。

ここに上記（１）又は上記（２）のいずれを実行すべき
かの判断に当たっては、正常なビーム偏向状態をもたら
す（扁向電流を基準偏向電流情報として例えば比較器等
に入力しておき、これと実際印加されている偏向電流に
相当する情報とを上記比較器等で比較し、この比較結果
を利用すればよい。

即ち上記比較器にて基準偏向電流よりも実際印加電流の
方が大きいという結果が得られた場合、偏向電流を減じ
て電子ビーム偏向量を減少する様に構成してやればよい
。一方実際印加電流が基準偏向電流範囲内にあるという
結果が得られた場合には、他に異常発生原因があるもの
と推定して電子ビーム照射を中止する様に構成してやれ
ばよい。

この場合は他の原因を究明改善してから電子ビーム照射
を再開する。

以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す為の説明図である。電
子ビーム３は、高圧電源１４からフィラメント７に高圧
電圧が印加されることによって発射されるが、該電子ビ
ーム３は、前述の如くＸ偏向コイル１２及びＹ偏向コイ
ル１３によって偏向調節を受けつつ例えばチタンやタル
タル等の被溶解物５を照射しこれを溶解する。抵抗１６
は接地されている為、その両端に発生する電圧Ｖｒは０
であるが、今何らかの原因で電子ビーム３が水冷鋳型４
の上面部４ａに設けられた導体（例えば銅板、鉄板等）
１５を照射すると、該導体１５に接続された抵抗１６を
通して電流が流れ、該抵抗１６に電圧Ｖｒが印加される
。ところで比較器１７にはＸ偏向電流Ｉｘが入力されて
おり、該比較器１７に上記電圧Ｖｒが印加されると、上
記Ｘ偏向電流Ｉｘと前述した基準偏向電流Ｉｓ（尚該基
準偏向電流Ｉｓは導体１５を、照射するのに必要な偏向
電流であり比較器１７内に予め人力されている）とが比
較される。そしてｌｘ≧Ｉｓならば比較器１７は、上記
Ｉｘを減じる様な信号を偏向コイル増幅器１８側へ出力
してＩｘを減少させる。一方Ｉｘ＜Ｉｓならば、電子ビ
ーム発生機構側等に異常があると判断し、比較器１７は
電子ビーム照射中止指令信号を高圧電源１４側へ出力し
、電子ビーム照射を中止させる。尚Ｙ偏向コイル１３に
ついても上記と同様である。

上述の実施例では４枚の導体１５を用いて電子ビーム照
射状況を検知したが、該導体１５の枚数を更に増やす様
に構成し、且つ偏向電流検出器と組み合わせてやれば、
電子ビーム照射禁止領域のどの部分に照射がなされたか
を判定することができる。

［発明の効果］ 本発明は上述の如く構成されているので以下の如き優れ
た効果が発揮される。

（１）水冷鋳型等のビーム照射禁止領域への電子ビーム
照射に基づく該水冷鋳型等の破損を未然に防止すること
ができる。

（２）禁止領域を構成する材料毎に前記特性Ｘ線スペク
トル検知手段例えば検出計や分析器等をいちいち選定し
直さなければならないといった煩雑さを伴なうことなく
、しかもコスト的に有利に上記（１）の効果を享受し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す為の説明図、第２図及
び第３図は電子ビーム溶解装置の原理を示す説明図であ
る。 １・・・電子ビーム溶解装置 ２・・・電子ビームガン　３・・・電子ビーム４・・・
水冷鋳型　　　　５・・・被溶解物１２・・・Ｘ（ｆｆ
ｉ向コイル　　１３・・・Ｙ　ｉｍ向コイル＋　Ａ−９
，惠庄雷夕匝　　　　　　　１６・・・抵誼。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子ビームを偏向させつつ被加熱物質に照射するに当た
   り、電子ビーム照射禁止領域に導体を設け、電子ビーム
   が上記導体を照射することによる起電力の発生情報に従
   って、電子ビームの偏向量を減少するか又は電子ビーム
   の照射を中止することを特徴とする電子ビーム溶解にお
   ける電子ビーム制御方法。