JPS6335477Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はアノードとカソードユニツトとを電気
絶縁体を介して相対向するよう配設してなる荷電
粒子ビーム発生装置に関するものである。

この種の装置においてはカソードユニツトに設
けられるフイラメントが高温となり、特に大出力
を長時間に亘つて発生させる場合、カソードユニ
ツトに連結された絶縁体が加熱変形されてガスを
放出することになり、これにより、安定した特性
のビームを発生させることができず、かつカソー
ドユニツトを高温のままに維持するとカソードユ
ニツトの劣化に繋がつていた。従つて絶縁体とカ
ソードユニツトとを冷却することが行なわれてい
る。従来第１図に示されるごとく、枠体５′の内
部に筒状の電気絶縁体４′を配置し、該絶縁体の
上端部にカソードユニツト２を密閉して配設し、
該カソードユニツトの下方部にアノード１を配設
すると共に、前記枠体と絶縁体とのなす空間に液
体絶縁物１０を収納し、かつ収納された液体絶縁
物中に冷却通路を有する蛇管１４′を配設して液
体絶縁物を冷却していた。ところでこの種の発生
装置により発生した荷電粒子ビームを金属材より
なる被加工物２０に照射しつつ加工する場合、被
加工物の金属粒および金属蒸気がカソードユニツ
トおよび絶縁体部に流入し、例えば序々に絶縁体
の内壁面に付着する。この付着量の増加に伴なつ
て絶縁体の絶縁耐圧が減少するため、適宜にこの
付着物すなわち蒸着金属を除去する必要があつ
た。上記除去に際して絶縁体の略中央部にカソー
ドユニツトが配設されているため絶縁体の内壁面
の付着物の除去作業が困難であり、しかも時とし
て枠体および絶縁体をカソードユニツトと一体に
取外して付着物の除去作業を行なわなければなら
ず、この枠体、絶縁体およびカソードユニツトの
着脱作業が極めて困難であつた。またこの種の荷
電粒子ビーム発生装置においてはカソードユニツ
トに配設されるフイラメントの消耗が激しいため
頻繁に交換する必要があるが、上記のごとく絶縁
体の略中央部の内方にカソードユニツトが配設さ
れている場合、各部品を取付けた状態でフイラメ
ントを交換することは至難であつて、発生装置の
適宜の各部品を取外して交換作業を行なわなけれ
ばならなかつた。しかも絶縁体の外方部には液体
絶縁物が収納されているため、絶縁体を枠体５′
より取外すことはできず、かつカソードユニツト
は絶縁体の内方部に配設されているためフイラメ
ントの交換作業を迅速に行なうことができなかつ
た。

一方、液体絶縁物中に蛇管を配設しているので
蛇管の腐食に留意する必要があり、良質の冷却水
を使用しなければならない。即ち工業用水を用い
る場合には適宜の濾過手段を設けて、この濾過手
段が所望の作用を行なうよう常時保全する必要が
あり、面倒であつた。

本考案の目的は前記従来の欠点を解消した荷電
粒子ビーム発生装置を提供することにある。

以下図示の実施例により本考案を詳細に説明す
る。第２図において、１および２は相対向するア
ノードおよびカソードユニツト、３はコロナリン
グ、４はコロナリングを介してカソードユニツト
２を支持する、例えばエポキシよりなる電気絶縁
体で、この絶縁体は上方向に開口する逆帽状に形
成されている。

５は略筒状をした外部枠体で、この外部枠体５
は例えばアノード１を支持する基部枠体６に支持
されている。またこの外部枠体５により絶縁体４
が気密に支持されている。上記４乃至６により荷
電粒子ビーム発生装置用の真空室７が形成され、
この真空室７の内部に連通する、例えば外部枠体
５に穿設した開口５０１を図示しない真空用排気
装置に連結して真空室７内を所定の真空状態に維
持するよう構成されている。１８は外部枠体５に
穿設された窓５０２を気密に開閉自在な操作用扉
で、この操作用扉１８は外部枠体５の外周部に１
個所以上適宜に配設されている。８は絶縁体４の
上部に支持された上部枠体で、この上部枠体８と
絶縁体４とで気密室９が構成されている。この気
密室９内には液体絶縁物１０が収納されている。
１１は上部枠体８を気密に貫通する高圧ケーブル
で、この高圧ケーブルの端部はコロナリング３を
介して適宜にカソードユニツトに電気的に連通さ
れている。１２は上部枠体８の上部開口８０１に
連通する放熱器、１３は上部枠体８の下部開口８
０２と放熱器１２との間に連通された吐出用ポン
プで、この吐出用ポンプ１３と放熱器１２とによ
り液体絶縁物１０を循環させて冷却するための強
制冷却装置１４が構成されている。なお１５は液
体絶縁物１０の吐出口、即ち下部開口８０２の近
傍に配設された仕切板で、この仕切板１５により
ポンプ１３から吐出された液体絶縁物１０は絶縁
体４の内部を下方へ指向するよう導かれる。

上記においてビーム発生装置用の真空室７内を
図示しない排気装置により所定の真空状態、例え
ば１×10^-5Torrの真空状態に維持しつつ、アノ
ードとカソードユニツトとにより荷電粒子ビーム
を発生させ、該ビームを被加工物２０に照射しつ
つ被加工物とビームとを相対移動させて被加工物
の加工を行なう。

上記ビームの発生と共に、あるいは相前後して
吐出ポンプ１３を駆動させて液体絶縁物１０を強
制的に冷却する。この場合吐出口８０２の近傍に
配設された仕切板１５により、吐出された液体絶
縁物１０は絶縁体４の内部を下方へ流れて、特に
高温に加熱される絶縁体４の中央底部の冷却が効
率よく行なわれる。また吐出ポンプ１３により液
体絶縁物１０は強制的に循環されるので、液体絶
縁油の冷却効率がよく、従つて使用する液体絶縁
物の容量を比較的少量に抑えることができる。勿
論上記仕切板１５がエポキシ樹脂やFRPなどの
電気絶縁材より形成される場合、第２図において
２点鎖線で示されるごとく絶縁体４の下方部まで
延長することができ、このようにすれば、絶縁体
下部の冷却をさらに効率よく実施することができ
る。

第３図は本考案の他の実施例図でこの場合、上
部枠体８に適宜の形状をしたヒートパイプ１６が
この１端部が液体絶縁物１０中に位置するよう配
置され、他端部が上部枠体８の外部に位置するよ
う配置され、このヒートパイプ１６の他端部には
放熱器１７が配設されている。このようにヒート
パイプ１６と放熱器１７とで液体絶縁物の強制冷
却装置１４を構成すれば、液体絶縁物を強制冷却
するための駆動源を設ける必要がなく従つて装置
の構造が簡易になりかつコンパクトとなると共に
メンテナンスの必要もなくなる。

以上のように本考案によれば、カソードユニツ
トのフイラメントを交換する際に操作用扉を開け
た状態でカソードを取外し、枠体の外部でフイラ
メントを新規なものと取替えた後再度カソードユ
ニツトを装填することによりフイラメントの交換
作業を行うことができ、さらに金属粒および金属
蒸気が電気絶縁体の突出部の外周部に付着するの
で上記と同様に操作用扉を開けた状態で蒸着金属
の除去作業を行うことができ、従つて上記作業を
容易にかつ迅速に行なうことができ作業性が極め
て良好である。また電気絶縁体の上方部に配設し
た強制冷却装置により液体絶縁物を冷却するた
め、液体絶縁物を介して電気絶縁体およびカソー
ドユニツトが適宜に冷却され、かつ上記強制冷却
装置の保守に特に留意する必要がない。さらに液
体絶縁物を介して電気絶縁体およびカソードユニ
ツトが冷却されるので安定した特性のビードを発
生させることができ、かつカソードユニツト各部
が劣化することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置を示す縦断面図、第２図は本
考案の実施例を示す縦断面図、第３図は本考案の
他の実施例を示す縦断面図である。 １……アノード、２……カソードユニツト、４
……電気絶縁体、５……外部枠体、７……ビーム
発生装置用真空室、８……上部枠体、１０……液
体絶縁物、１４……強制冷却装置、１８……操作
用扉。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ アノードとカソードユニツトとを電気絶縁体
   を介して相対向するよう配設してなる荷電粒子
   ビーム発生装置において、前記絶縁体は下端部
   にカソードユニツトを支持して内部に液体絶縁
   物を収納する逆帽状をなし、上方部にて略筒状
   の外部枠体に支持されて前記絶縁体の外周面と
   該外部枠体とで荷電粒子ビーム発生装置用の真
   空室をなし、かつ前記真空室には気密開閉自在
   な操作用扉が配設されると共に前記液体絶縁物
   は前記絶縁体の上方部に配設された強制冷却装
   置により冷却されてなる荷電粒子ビーム発生装
   置。 ２ 前記強制冷却装置は、放熱器とポンプとより
   なる実用新案登録請求の範囲第１項に記載の荷
   電粒子ビーム発生装置。 ３ 前記ポンプにより吐出される液体絶縁物は、
   仕切板にて絶縁体の下方に導かれる実用新案登
   録請求の範囲第２項に記載の荷電粒子ビーム発
   生装置。 ４ 前記強制冷却装置はヒートパイプと放熱器と
   よりなる実用新案登録請求の範囲第１項に記載
   の荷電粒子ビーム発生装置。