JPS6326504B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6326504B2 JPS6326504B2 JP56029095A JP2909581A JPS6326504B2 JP S6326504 B2 JPS6326504 B2 JP S6326504B2 JP 56029095 A JP56029095 A JP 56029095A JP 2909581 A JP2909581 A JP 2909581A JP S6326504 B2 JPS6326504 B2 JP S6326504B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- electron beam
- beam current
- control system
- bias voltage
- Prior art date
- 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.)
- Expired
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 18
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、電子ビーム加工機や電子ビーム溶
接機などの電子ビーム機器のビーム電流を制御す
る装置の改良に関するもので、特に熱陰極を有す
る電子ビーム発生系に関する。
接機などの電子ビーム機器のビーム電流を制御す
る装置の改良に関するもので、特に熱陰極を有す
る電子ビーム発生系に関する。
この種の装置のビーム電流制御方法は、その簡
単さ、および高信頼性から、第１図に示すような
回路構成を取るのが一般的である。同図で、１は
溶接室で、その内部は図示されない排気装置で所
要の真空度まで排気されている。溶接室１の内部
には、ヒーター電源１０により加熱されるフイラ
メント２、このフイラメントから射出される電子
ビーム６のビーム電流およびビーム形状を制御す
る制御格子３、電子ビーム６を加速する加速電極
４、電子ビームを集束する集束コイル５、さらに
は電子ビームの被照射物７が収容されている。８
はフイラメント２を加速電極４に対して所要の負
の電圧にするための加速電圧源、９はビーム電流
検出電圧Vfを得るための検出抵抗である。１１
は整流器で、変調器１３で振幅変調された発振器
１４からの交流信号を、絶縁変圧器１２を介して
受取り、整流し、バイアス電圧として、制御格子
３に加える。１５はダンピング回路で、サーボア
ンプ１６からの制御信号の高周波部分のゲインを
低下させ、サーボアンプ１６−ダンピング回路１
５−変調器１３−絶縁トランス１２−整流器１１
−制御格子３−ビーム６−検出抵抗９−サーボア
ンプ１６で構成される自動制御系のループの安定
性を向上させている。２３は、電子ビームのON
−OFFスイツチで、ビームの十分なカツトオフ
に必要な指令電圧すなわち基準電源２５と調整器
２４で作られる負の電圧と、所要のビーム電流を
得るに必要な指令電圧すなわち基準電源２１と、
調整器２２で作られる正の電圧とを切換えてサー
ボアンプに指令電圧Vcを与えビームのON−
OFF制御を行つている。すなわち、検出抵抗９
から得られるビーム電流の検出信号Vfは図示の
とおり正で、ON−OFFスイツチの出力として得
られる指令電圧Vcも、ビーム電流を得る時は図
示のとおり正となつている。サーボアンプ１６
は、上記VcとVfの差Vc−Vfを取り、その差が
正の値のときは、変調器１３の出力が小さくなる
様に、すなわち、ビーム電流が増加するように変
調器１３を駆動する。逆に、その差が負の値のと
きは変調器１３の出力が大きくなる様に、すなわ
ちビーム電流が減少するように変調器１３を駆動
する。この様にして、VcとVfがほぼ同じ値にな
る様に自動制御系は機能するのである。ところ
が、前述したように、ダンピング回路１５を設け
て自動制御系の安定性を向上させている為に、ダ
ンピング回路１５により系の応答周波数は決定さ
れてしまい、ビームの照射開始時すなわち、ビー
ムON−OFFスイツチ２３がOFFの状態からON
の状態になつた時、ビーム電流が設定値に達する
までの時間、すなわち、ビーム立上り時間は、ダ
ンピング回路１５の応答周波数をf0とすると、
１／4f0より大きくなる事はない。そこで、第２
図に示す如く、ビームON−OFFスイツチの切替
えによるVcの立上り開始によりVBIASは、ゆるや
かに過剰バイアス状態から下降を開始し、カツト
オフレベルに来た時にビームは照射開始される。
したがつて第２図に示す如くビーム電流Ibの立上
りまでにはt0なる時間遅れ（ジツター）が生じて
しまう。ビームの被照射物が停止している時、又
は移動していてもその速度が遅い時は、この時間
遅れは大きな問題とはならないが、移動速度が早
い時はビームの照射位置がビームの被照射物上で
ズレてしまう事になり、不具合を生ずる。そこ
で、ビーム照射作業の処理能力を決定する大きな
因子である移動速度を、上記時間遅れが問題とな
らない程度のレベルまで下げて使用しているのが
実情である。
単さ、および高信頼性から、第１図に示すような
回路構成を取るのが一般的である。同図で、１は
溶接室で、その内部は図示されない排気装置で所
要の真空度まで排気されている。溶接室１の内部
には、ヒーター電源１０により加熱されるフイラ
メント２、このフイラメントから射出される電子
ビーム６のビーム電流およびビーム形状を制御す
る制御格子３、電子ビーム６を加速する加速電極
４、電子ビームを集束する集束コイル５、さらに
は電子ビームの被照射物７が収容されている。８
はフイラメント２を加速電極４に対して所要の負
の電圧にするための加速電圧源、９はビーム電流
検出電圧Vfを得るための検出抵抗である。１１
は整流器で、変調器１３で振幅変調された発振器
１４からの交流信号を、絶縁変圧器１２を介して
受取り、整流し、バイアス電圧として、制御格子
３に加える。１５はダンピング回路で、サーボア
ンプ１６からの制御信号の高周波部分のゲインを
低下させ、サーボアンプ１６−ダンピング回路１
５−変調器１３−絶縁トランス１２−整流器１１
−制御格子３−ビーム６−検出抵抗９−サーボア
ンプ１６で構成される自動制御系のループの安定
性を向上させている。２３は、電子ビームのON
−OFFスイツチで、ビームの十分なカツトオフ
に必要な指令電圧すなわち基準電源２５と調整器
２４で作られる負の電圧と、所要のビーム電流を
得るに必要な指令電圧すなわち基準電源２１と、
調整器２２で作られる正の電圧とを切換えてサー
ボアンプに指令電圧Vcを与えビームのON−
OFF制御を行つている。すなわち、検出抵抗９
から得られるビーム電流の検出信号Vfは図示の
とおり正で、ON−OFFスイツチの出力として得
られる指令電圧Vcも、ビーム電流を得る時は図
示のとおり正となつている。サーボアンプ１６
は、上記VcとVfの差Vc−Vfを取り、その差が
正の値のときは、変調器１３の出力が小さくなる
様に、すなわち、ビーム電流が増加するように変
調器１３を駆動する。逆に、その差が負の値のと
きは変調器１３の出力が大きくなる様に、すなわ
ちビーム電流が減少するように変調器１３を駆動
する。この様にして、VcとVfがほぼ同じ値にな
る様に自動制御系は機能するのである。ところ
が、前述したように、ダンピング回路１５を設け
て自動制御系の安定性を向上させている為に、ダ
ンピング回路１５により系の応答周波数は決定さ
れてしまい、ビームの照射開始時すなわち、ビー
ムON−OFFスイツチ２３がOFFの状態からON
の状態になつた時、ビーム電流が設定値に達する
までの時間、すなわち、ビーム立上り時間は、ダ
ンピング回路１５の応答周波数をf0とすると、
１／4f0より大きくなる事はない。そこで、第２
図に示す如く、ビームON−OFFスイツチの切替
えによるVcの立上り開始によりVBIASは、ゆるや
かに過剰バイアス状態から下降を開始し、カツト
オフレベルに来た時にビームは照射開始される。
したがつて第２図に示す如くビーム電流Ibの立上
りまでにはt0なる時間遅れ（ジツター）が生じて
しまう。ビームの被照射物が停止している時、又
は移動していてもその速度が遅い時は、この時間
遅れは大きな問題とはならないが、移動速度が早
い時はビームの照射位置がビームの被照射物上で
ズレてしまう事になり、不具合を生ずる。そこ
で、ビーム照射作業の処理能力を決定する大きな
因子である移動速度を、上記時間遅れが問題とな
らない程度のレベルまで下げて使用しているのが
実情である。
この発明の目的は、かかる不具合をなくし、電
子ビームのON信号から、実際のビームの照射ま
での時間を短縮して、電子ビーム照射の処理能力
を向上させた電子ビーム電流制御装置を提供する
ことである。
子ビームのON信号から、実際のビームの照射ま
での時間を短縮して、電子ビーム照射の処理能力
を向上させた電子ビーム電流制御装置を提供する
ことである。
この発明は、ビームの照射開始後に、バイアス
電圧を過剰バイアス状態からほぼカツトオフレベ
ルまで引きさげる様なパルスをビーム電流の自動
制御ループの外側から供給するようにして、電子
ビームのON信号から実際のビームの照射までの
時間遅れ（ジツター）を少なくしようとするもの
である。
電圧を過剰バイアス状態からほぼカツトオフレベ
ルまで引きさげる様なパルスをビーム電流の自動
制御ループの外側から供給するようにして、電子
ビームのON信号から実際のビームの照射までの
時間遅れ（ジツター）を少なくしようとするもの
である。
第３図は、この発明の１実施例を示すブロツク
図で、第１図のそれと同じ構成要素には、同じ番
号を付してあるので説明を省略する。３２はカツ
トオフバイアス電圧調整器２４で作られた信号電
圧に、その大きさが比例し、極性が反対な補正電
圧を作成する反転増幅器、３３はワンシヨツトパ
ルス発生器で、ビームON−OFFスイツチ２３と
連動するスイツチ２３′からのビームON信号の
立上りからバイアス電圧が、ほぼカツトオフレベ
ルまで下がるに要する時間だけ、補正スイツチ３
１を閉じ、反転増幅器３２からの補正電圧をダン
ピング回路１５に加えるためのものである。
図で、第１図のそれと同じ構成要素には、同じ番
号を付してあるので説明を省略する。３２はカツ
トオフバイアス電圧調整器２４で作られた信号電
圧に、その大きさが比例し、極性が反対な補正電
圧を作成する反転増幅器、３３はワンシヨツトパ
ルス発生器で、ビームON−OFFスイツチ２３と
連動するスイツチ２３′からのビームON信号の
立上りからバイアス電圧が、ほぼカツトオフレベ
ルまで下がるに要する時間だけ、補正スイツチ３
１を閉じ、反転増幅器３２からの補正電圧をダン
ピング回路１５に加えるためのものである。
第３図を用いて動作を順に説明すると、ビーム
ON−OFFスイツチ２３がONとなると所要のビ
ーム電流に比例した指令電圧Vcがサーボアンプ
１６に供給される。同時にワンシヨツトパルス発
生器３３からの信号でスイツチ３１も閉じ、補正
電圧がダンピング回路１５に供給される。サーボ
アンプからの出力と、補正電圧はその極性は同じ
であるが、補正電圧は、瞬時だけ供給して、短時
間にバイアス電圧を、カツトオフレベルまで、ひ
き下げるのが目的で、自動制御系の外部から供給
するので、系の安定性その他自動制御系の特性を
考える事なく、ビームの立上り時において急速に
バイアス電圧が所望のレベルまで下げられるよう
に選択する事が出来る。その為、サーボアンプか
らの出力とは関係なく、すなわちオープンループ
状態でビームの照射を開始する事が出来る。照射
が開始される項には、ワンシヨツトパルス発生器
３３からのパルスはなくなり、サーボアンプ１６
からの出力でダンピング回路を通じ変調器１３は
駆動され、ビーム電流自動制御系のループに戻
る。ところが前述のとおり、補正信号は、自動制
御系の特性に関係なく、ダンピング回路１５以降
を十分に短時間に駆動出来るだけの振幅とする事
が出来る。したがつて第４図に示す如く、大振幅
な補正信号“VFF”で駆動されたバイアス電圧
VBIASは急速にカツトオフレベルに向つて下降し、
ビームを照射に導く。よつて、ビームON信号す
なわちVcの立上りから、実際のビーム照射まで
の時間遅れ（ジツター）は、図示のt0′の如く短
時間で済み、その自動制御系のループによりビー
ム電流は所望の値に維持される。
ON−OFFスイツチ２３がONとなると所要のビ
ーム電流に比例した指令電圧Vcがサーボアンプ
１６に供給される。同時にワンシヨツトパルス発
生器３３からの信号でスイツチ３１も閉じ、補正
電圧がダンピング回路１５に供給される。サーボ
アンプからの出力と、補正電圧はその極性は同じ
であるが、補正電圧は、瞬時だけ供給して、短時
間にバイアス電圧を、カツトオフレベルまで、ひ
き下げるのが目的で、自動制御系の外部から供給
するので、系の安定性その他自動制御系の特性を
考える事なく、ビームの立上り時において急速に
バイアス電圧が所望のレベルまで下げられるよう
に選択する事が出来る。その為、サーボアンプか
らの出力とは関係なく、すなわちオープンループ
状態でビームの照射を開始する事が出来る。照射
が開始される項には、ワンシヨツトパルス発生器
３３からのパルスはなくなり、サーボアンプ１６
からの出力でダンピング回路を通じ変調器１３は
駆動され、ビーム電流自動制御系のループに戻
る。ところが前述のとおり、補正信号は、自動制
御系の特性に関係なく、ダンピング回路１５以降
を十分に短時間に駆動出来るだけの振幅とする事
が出来る。したがつて第４図に示す如く、大振幅
な補正信号“VFF”で駆動されたバイアス電圧
VBIASは急速にカツトオフレベルに向つて下降し、
ビームを照射に導く。よつて、ビームON信号す
なわちVcの立上りから、実際のビーム照射まで
の時間遅れ（ジツター）は、図示のt0′の如く短
時間で済み、その自動制御系のループによりビー
ム電流は所望の値に維持される。
以上を要約すると、ビームの照射開始時のみ、
フイードバツク制御系の外側から急速にバイアス
電圧を下降させるような機能を有し、その後は通
常のフイードバツク制御系となり、急速なビーム
の照射開始と、安定なビーム電流の制御が簡単な
構成で実現する事が出来るものである。
フイードバツク制御系の外側から急速にバイアス
電圧を下降させるような機能を有し、その後は通
常のフイードバツク制御系となり、急速なビーム
の照射開始と、安定なビーム電流の制御が簡単な
構成で実現する事が出来るものである。
第１図は、従来のこの種装置の構成を示すブロ
ツク図、第２図は、第１図の装置の動作を説明す
る図、第３図は、この発明の一実施例を示すブロ
ツク図、第４図は、第３図における実施例の装置
の動作を説明する図である。 １……溶接室、２……フイラメント、３……制
御格子、４……加速電極、５……集束コイル、６
……電子ビーム、７……被照射物、８……加速電
圧源、９……検出抵抗、１０……ヒーター電源、
１１……整流器、１２……絶縁変圧器、１３……
変調器、１４……発振器、１５……ダンピング回
路、１６……サーボアンプ、２１……基準電源、
２２……調整器、２３……電子ビームON−OFF
SW（スイツチ）、２４……調整器、２５……基準
電源、３３……ワンシヨツトパルス発生器、３１
……補正スイツチ、３２……反転増幅器。
ツク図、第２図は、第１図の装置の動作を説明す
る図、第３図は、この発明の一実施例を示すブロ
ツク図、第４図は、第３図における実施例の装置
の動作を説明する図である。 １……溶接室、２……フイラメント、３……制
御格子、４……加速電極、５……集束コイル、６
……電子ビーム、７……被照射物、８……加速電
圧源、９……検出抵抗、１０……ヒーター電源、
１１……整流器、１２……絶縁変圧器、１３……
変調器、１４……発振器、１５……ダンピング回
路、１６……サーボアンプ、２１……基準電源、
２２……調整器、２３……電子ビームON−OFF
SW（スイツチ）、２４……調整器、２５……基準
電源、３３……ワンシヨツトパルス発生器、３１
……補正スイツチ、３２……反転増幅器。
Claims (1)
- １ 電子ビーム機器の電子銃の制御格子に加える
負のバイアス電圧を操作量として、電子ビーム電
流をフイードバツク制御するビーム電流自動制御
装置において、ビーム電流をゼロから立上がらせ
るビーム照射開始時に、バイアス電圧を過剰バイ
アスから、ほぼカツトオフレベルまで引き下げる
ようなパルスを自動制御系ループの外側から加え
るようにした事を特徴とする電子ビーム電流制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56029095A JPS57143254A (en) | 1981-02-27 | 1981-02-27 | Electron-beam-current controlling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56029095A JPS57143254A (en) | 1981-02-27 | 1981-02-27 | Electron-beam-current controlling device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57143254A JPS57143254A (en) | 1982-09-04 |
| JPS6326504B2 true JPS6326504B2 (ja) | 1988-05-30 |
Family
ID=12266789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56029095A Granted JPS57143254A (en) | 1981-02-27 | 1981-02-27 | Electron-beam-current controlling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57143254A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224546A (ja) * | 1985-07-25 | 1987-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | 電子ビ−ム加工装置 |
-
1981
- 1981-02-27 JP JP56029095A patent/JPS57143254A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57143254A (en) | 1982-09-04 |
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