JPS63193443A - Rotary anode x-ray generating device - Google Patents

Rotary anode x-ray generating device

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JPS63193443A
JPS63193443A JP2448987A JP2448987A JPS63193443A JP S63193443 A JPS63193443 A JP S63193443A JP 2448987 A JP2448987 A JP 2448987A JP 2448987 A JP2448987 A JP 2448987A JP S63193443 A JPS63193443 A JP S63193443A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radial
anode
bearings
bearing
thrust
Prior art date
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Pending
Application number
JP2448987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Yamabe
山部 正樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS63193443A publication Critical patent/JPS63193443A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain an X-ray generating device with clearance sealing which is small in length and excellent by using a pair of radial magnetic bearings and forming clearance sealing over the approximately whole length of an anode rotary axis. CONSTITUTION:Two positions of an anode rotary axis 18 are supported by radial magnetic bearings which are composed of radial bearing stators 21 and radial bearing rotors 20. A space, which is surrounded with the surfaces of these radial bearings, an axial surface of the anode rotary axis 18 formed between the radial bearings, and a housing 19, is exhausted through an exhaustion path 23 which is linked with a vacuum pump so as to form clearance sealing. Since magnetic bearings are used as bearings in this structure and the same operations of these magnetic bearings are obtained irrespective of ambient pressures, that is, under either atmospheric pressure or vacuum, excellent bearings are available. Further, since exhaustion is performed over the whole length of the magnetic bearings, better clearance sealing can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 回転陽極X線発生装置において、陽極回転軸を1対のラ
ジアル磁気軸受とスラスト磁気軸受で支持し、これらの
軸受面と陽極回転軸との隙間を使ってクリアランスシー
ルを構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In a rotating anode X-ray generator, an anode rotating shaft is supported by a pair of radial magnetic bearings and a thrust magnetic bearing, and the gap between these bearing surfaces and the anode rotating shaft is used to Consists of clearance seals.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は回転陽極X線発生装置、特にその軸受および真
空シールの改良に関する。X線リソグラフィなどに使用
される回転陽極X線発生装置はスループット向上のため
の大出力化にともない、高速運転する必要がある。この
ため、軸受、真空シールに非接触型のものが用いられる
が、本発明はかかる軸受と真空シールの改良に関するも
のである。
The present invention relates to a rotating anode X-ray generator, and in particular to improvements to its bearing and vacuum seal. Rotating anode X-ray generators used in X-ray lithography and the like need to operate at high speeds as output increases to improve throughput. For this reason, non-contact type bearings and vacuum seals are used, and the present invention relates to improvements in such bearings and vacuum seals.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来は第4図に示す装置が用いられ、図中、31は回転
陽極、32は電子銃、33は電子ビーム(EB)、34
はBe箔で作ったX線取出し窓、35はX線、36はタ
ーゲツト室、37は回転陽極31のための陽極回転軸、
38はスラスト板、39はケーシングである。
Conventionally, an apparatus shown in FIG. 4 has been used, in which 31 is a rotating anode, 32 is an electron gun, 33 is an electron beam (EB), and 34 is a rotary anode.
35 is an X-ray extraction window made of Be foil, 36 is a target chamber, 37 is an anode rotation shaft for the rotating anode 31,
38 is a thrust plate, and 39 is a casing.

回転陽極31は陽極回転軸37に連結された図示されな
いモータによって1万RPM程度の高速回転をなす。そ
の理由は、回転陽極310表面の金属にEBを照射し、
金属からX線を放射させるのであるが、EBの99%以
上のエネルギーは熱に変換されるので、その熱を分散さ
せるためである。回転陽極は10−6〜10− ” T
orr程度の真空度に保たれたターゲツト室36内に配
置されている。
The rotating anode 31 is rotated at a high speed of about 10,000 RPM by a motor (not shown) connected to an anode rotating shaft 37. The reason is that the metal on the surface of the rotating anode 310 is irradiated with EB,
X-rays are emitted from the metal, and more than 99% of the energy of EB is converted into heat, so the purpose is to disperse that heat. The rotating anode is 10-6 to 10-”T
The target chamber 36 is placed within a target chamber 36 maintained at a degree of vacuum of about 1.5 to 100 m of vacuum.

陽極回転軸37がケーシング39内に中心位置を保持し
、かつ、前記した高速回転を可能にするには、ラジアル
エアベアリング40が用いられ、送気路41から5 K
g/ cm2程度の圧力の空気を送って空気膜内に陽極
回転軸37を保ち、排気路42から排気する。
A radial air bearing 40 is used to maintain the center position of the anode rotating shaft 37 within the casing 39 and enable the above-described high speed rotation, and a radial air bearing 40 is used.
Air at a pressure of approximately g/cm2 is sent to maintain the anode rotating shaft 37 within the air film, and the air is exhausted from the exhaust path 42.

陽極回転軸37とケーシング39との間隔は10μm以
下に抑えられているが、それでも送気路41からの空気
が前記した真空度のターゲツト室35内に入るのでそれ
を抑えるために、図示しないポンプを用いて排気路42
から排気する。この部分はクリアランスシール44と呼
称される。
Although the distance between the anode rotating shaft 37 and the casing 39 is suppressed to 10 μm or less, air from the air supply path 41 still enters the target chamber 35 having the above-mentioned degree of vacuum, so a pump (not shown) is used to suppress this. Exhaust passage 42 using
Exhaust from. This portion is called a clearance seal 44.

さらに、陽極回転軸37がその軸方向にずれることを抑
えるために、スラスト板38を軸37のまわりに設け、
送気路45から空気を送り、排気路46から排気する。
Furthermore, in order to prevent the anode rotating shaft 37 from shifting in the axial direction, a thrust plate 38 is provided around the shaft 37,
Air is sent through an air supply path 45 and exhausted through an exhaust path 46.

この部分はスラストエアベアリング47と呼称される。This part is called a thrust air bearing 47.

なお図において、48は排気路である。In the figure, 48 is an exhaust path.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ラジアルエアベアリング41において、陽極回転軸37
の復元性を保障するにはある程度の長さ、例えば200
 mmの長さが必要である。
In the radial air bearing 41, the anode rotating shaft 37
To ensure the resilience of the
A length of mm is required.

クリアランスシール44において、ターゲツト室36へ
の空気の洩れを抑えるには、陽極回転軸とケーシングと
の間隙をできるだけ小にする一方で、その軸方向にある
程度の長さを必要とし、クリアランスシールには50m
m程度の長さをとらなければならない。
In order to suppress air leakage into the target chamber 36, the clearance seal 44 requires a certain length in the axial direction while minimizing the gap between the anode rotating shaft and the casing. 50m
The length should be about m.

スラストエアベアリング47において、スラスト板38
は薄くしすぎると変形するのである程度の厚みをもたな
ければならず、全体として80〜100 mmの長さを
必要とする。
In the thrust air bearing 47, the thrust plate 38
If it is made too thin, it will deform, so it must have a certain degree of thickness, and requires a total length of 80 to 100 mm.

以上の理由で、従来装置においてはクリアランスシール
44、ラジアルエアベアリング41、スラストエアベア
リング47が単純に直列に配置され、装置の全長が長す
ぎる問題があった。
For the above reasons, in the conventional device, the clearance seal 44, the radial air bearing 41, and the thrust air bearing 47 are simply arranged in series, resulting in the problem that the overall length of the device is too long.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、小型
化された回転陽iX線発生装置を提供することを目的と
する。
The present invention was created in view of these points, and an object of the present invention is to provide a compact rotating positive iX-ray generator.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は本発明第1実施例の図で、図中、11は回転陽
極、12は電子銃、13は電子ビーム(EB)、14は
X線取出し窓、15はX線、16は図示しない真空ポン
プにより排気されるターゲツト室、17は排気路、18
は陽極回転軸、19はハウジング、20はラジアル軸受
ロータ、21はラジアル軸受ステーター、22はラジア
ルセンサ、23は排気路、24はスラスト軸受ロータ、
25はスラスト軸受ステーター、26はスラストセンサ
である。
FIG. 1 is a diagram of the first embodiment of the present invention, in which 11 is a rotating anode, 12 is an electron gun, 13 is an electron beam (EB), 14 is an X-ray extraction window, 15 is an X-ray, and 16 is not shown. a target chamber which is evacuated by a vacuum pump, 17 is an exhaust path, 18
is an anode rotating shaft, 19 is a housing, 20 is a radial bearing rotor, 21 is a radial bearing stator, 22 is a radial sensor, 23 is an exhaust path, 24 is a thrust bearing rotor,
25 is a thrust bearing stator, and 26 is a thrust sensor.

本発明第1実施例においては、陽極回転軸18の2ケ所
をラジアル軸受ステーター21とラジアル軸受ロータ2
0で構成されるラジアル磁気軸受で支持し、このラジア
ル磁気軸受面およびその間の陽極回転輪18の軸面とハ
ウジング19の間を図示しない真空ポンプに連結された
排気路23で排気してクリアランスシールとするもので
ある。
In the first embodiment of the present invention, two locations on the anode rotating shaft 18 are the radial bearing stator 21 and the radial bearing rotor 2.
0, and the radial magnetic bearing surface and between the shaft surface of the anode rotating wheel 18 and the housing 19 are evacuated through an exhaust passage 23 connected to a vacuum pump (not shown) to seal a clearance. That is.

(作用) 上記した構成においては軸受として磁気軸受を使用し、
この磁気軸受は周囲の圧力に関係なく、すなわち大気圧
でも真空でも同様の動作をなしうるので良好な軸受が提
供され、かつ、磁気軸受の全長にわたつて排気するので
従来例よりもよりよいクリアランスシールが得られるの
である。
(Function) In the above configuration, a magnetic bearing is used as a bearing,
This magnetic bearing can operate in the same way regardless of the surrounding pressure, i.e. at atmospheric pressure or in a vacuum, thus providing a good bearing, and because it is evacuated over the entire length of the magnetic bearing, it provides better clearance than conventional examples. You will get a seal.

C実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
C Embodiment] Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

再び第1図に戻ると、本発明第1実施例において、X線
15を取り出すための機構および回転陽極llのターゲ
ツト室16内の配置は従来例と同様である。
Returning to FIG. 1 again, in the first embodiment of the present invention, the mechanism for extracting the X-rays 15 and the arrangement of the rotating anode 11 within the target chamber 16 are the same as in the conventional example.

陽極回転軸18は1対のラジアル軸受ロータ20とラジ
アル軸受ステーター21からなるラジアル磁気軸受と、
スラスト軸受ロータ24とスラスト軸受ステーター25
からなる1つのスラスト磁気軸受によって非接触支持さ
れ、1対のラジアル磁気軸受は適当な距離(例えば10
0 mm)離れて配置されている。
The anode rotating shaft 18 has a radial magnetic bearing consisting of a pair of radial bearing rotor 20 and radial bearing stator 21,
Thrust bearing rotor 24 and thrust bearing stator 25
A pair of radial magnetic bearings are supported in a non-contact manner by one thrust magnetic bearing consisting of a
0 mm) apart.

ハウジング19の磁気軸受の間の部分には円環状の溝2
3aが形成され、この?1423aは図示しない真空ポ
ンプに連結された排気路23を通して排気される。
An annular groove 2 is formed in the portion between the magnetic bearings of the housing 19.
3a is formed and this? 1423a is exhausted through an exhaust path 23 connected to a vacuum pump (not shown).

第2図は第1図のn−n線断面図であって、陽極回転軸
はラジアル軸受ステーター(マグネット)21の作る磁
場によって中心ぎめされる。この中心ぎめを正確になす
ため、第1図に示される如くラジアルセンサ22を配置
し、磁気的に軸の位置を検検知し、この検知の結果に応
じてマグネットに流す電流値を制御し、陽極回転軸が一
定の位置に留まるごとを保障する。
FIG. 2 is a sectional view taken along the line nn in FIG. 1, and the anode rotation axis is centered by the magnetic field created by the radial bearing stator (magnet) 21. In order to achieve accurate centering, a radial sensor 22 is arranged as shown in FIG. 1 to magnetically detect the position of the shaft, and the value of the current flowing through the magnet is controlled according to the result of this detection. Ensures that the anode rotation axis remains in a constant position.

陽極回転軸18とハウジング19との間の隙間は10μ
m程度に設定し、図示しない大気側の開口(図に見て右
)からターゲツト室16までの陽極回転軸18の全長に
わたる隙間が、図示しない真空ポンプに連結された排気
路23を通して排気することによりクリアランスシール
として動作する。このクリアランスシールの長さは従来
例のクリアランスシールの長さよりはるかに大で、クリ
アランスシールは長さによってその効果を増大するから
、ターゲツト室16内にもれる空気の量は著しく少なく
なる。
The gap between the anode rotating shaft 18 and the housing 19 is 10μ.
m, and a gap extending over the entire length of the anode rotating shaft 18 from the atmosphere side opening (not shown on the right side in the figure) to the target chamber 16 is evacuated through an exhaust path 23 connected to a vacuum pump (not shown). Acts as a clearance seal. The length of this clearance seal is much greater than that of conventional clearance seals, and since the clearance seal increases its effectiveness with length, the amount of air leaking into the target chamber 16 is significantly reduced.

第1図の実施例においては、スラスト軸受ロータ24と
スラスト軸受ステーター25からなるスラスト磁気軸受
を利用し、スラストセンサ26を用いてスラスト軸受ロ
ータ24の位置を制御する。
In the embodiment shown in FIG. 1, a thrust magnetic bearing consisting of a thrust bearing rotor 24 and a thrust bearing stator 25 is used, and a thrust sensor 26 is used to control the position of the thrust bearing rotor 24.

第3図は本発明第2実施例の図で、スラスト磁気軸受が
一対のラジアル磁気軸受の間に設けられている。この実
施例は第1図の実施例よりも長さをより小に構成し得る
利点があり、クリアランスシールを十分なものとするた
めに排気路23を図示しない真空ポンプに連結して排気
する。
FIG. 3 is a diagram of a second embodiment of the present invention, in which a thrust magnetic bearing is provided between a pair of radial magnetic bearings. This embodiment has the advantage of being smaller in length than the embodiment shown in FIG. 1, and the exhaust passage 23 is connected to a vacuum pump (not shown) for exhaustion in order to provide a sufficient clearance seal.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上性べてきたように本発明によれば、一対のラジアル
磁気軸受を用い、陽極回転軸のほぼ全長にわたってクリ
アランスシールを構成することにより、従来例よりも長
さが小ではあるが十分なりリアランスシールをもったX
線発生装置が得られる。
As described above, according to the present invention, by using a pair of radial magnetic bearings and configuring a clearance seal over almost the entire length of the anode rotating shaft, although the length is smaller than that of the conventional example, a sufficient clearance can be achieved. X with a sticker
A line generator is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明第1実施例の図、 第2図は第1図のn−n線断面図、 第3図は本発明第2実施例の図、 第4図は従来例の図である。 第1図〜第3図において、 11は回転陽極、 12は電子銃、 13はEB。 14はX線取出し窓、 15はX線、 16はターゲツト室、 17は排気路、 18は陽極回転軸、 19はハウジング、 20はラジアル軸受ロータ、 21はラジアル軸受ステーター、 22はラジアルセンサ、 23は排気路、 23aは溝、 24はスラスト軸受ロータ、 25はスラスト軸受ステーター、 26はスラストセンサである。 FIG. 1 is a diagram of the first embodiment of the present invention, Figure 2 is a sectional view taken along line nn in Figure 1; FIG. 3 is a diagram of the second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram of a conventional example. In Figures 1 to 3, 11 is a rotating anode; 12 is an electron gun, 13 is EB. 14 is an X-ray extraction window; 15 is X-ray, 16 is the target room, 17 is the exhaust path, 18 is the anode rotating shaft; 19 is the housing, 20 is a radial bearing rotor, 21 is a radial bearing stator, 22 is a radial sensor, 23 is the exhaust path, 23a is a groove; 24 is a thrust bearing rotor; 25 is a thrust bearing stator; 26 is a thrust sensor.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)陽極回転軸(18)により回転される回転陽極(
11)に電子線(13)を照射してX線(15)を取り
出すX線発生装置において、 陽極回転軸はその2ヶ所においてラジアル軸受ロータ(
20)とラジアル軸受ステーター(21)により作られ
るラジアル磁気軸受により支持され、該ラジアル磁気軸
受面およびその間の陽極回転軸(18)の面とハウジン
グ(19)の間の隙間を排気してクリアランスシールを
なすことを特徴とする回転陽極X線発生装置。
(1) A rotating anode (
In an X-ray generator that extracts X-rays (15) by irradiating an electron beam (13) onto an object (11), the anode rotating shaft is connected to a radial bearing rotor (
20) and a radial bearing stator (21), the gap between the radial magnetic bearing surface and the surface of the anode rotating shaft (18) therebetween and the housing (19) is evacuated to form a clearance seal. A rotating anode X-ray generator characterized by:
(2)前記ラジアル磁気軸受の間にスラスト軸受ロータ
(24)とスラスト軸受ステーター(25)よりなるス
ラスト磁気軸受を配置してなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の装置。
(2) The apparatus according to claim 1, wherein a thrust magnetic bearing consisting of a thrust bearing rotor (24) and a thrust bearing stator (25) is arranged between the radial magnetic bearings.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0367425U (en) * 1989-11-06 1991-07-01
JPH0377436U (en) * 1989-11-28 1991-08-05
US10008357B2 (en) 2013-03-15 2018-06-26 Nikon Metrology Nv X-ray source, high-voltage generator, electron beam gun, rotary target assembly, rotary target, and rotary vacuum seal

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