KR101555275B1 - A complex system for welding and monitoring - Google Patents

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Abstract

전자빔을 방사하는 전자총, 전자총에서 방사된 전자빔을 이용하여 진공상태에서 모재에 용접 또는 접합을 하고 용접 및 접합된 모재를 관찰할 수 있는 용접 및 관찰챔버와, 전자총에서 방사된 전자빔을 용접 및 관찰챔버 내의 모재로 집속되도록 가이드 하는 경통부, 경통부 내에 설치되어 모재에 집속되는 전자빔에 의해 방출되는 2차 전자를 포집하여 관찰영상을 획득하는 검출기를 포함하여,
경통부는, 전자총과 용접 및 관찰챔버를 연결하는 경통 몸체와, 경통몸체에 설치되어 통과하는 전자빔의 빔 스폿을 작게 하면서 고밀도의 탐침전류를 출력할 수 있도록 전기장이 이중으로 발생하도록 하는 2중 슬릿을 가지는 대안렌즈 및, 대안렌즈를 통과하는 전자빔을 모재로 집속시켜주는 대물렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치가 게시된다.An electron gun for emitting an electron beam, a welding and observation chamber for welding or joining the base material in a vacuum state using an electron beam emitted from an electron gun, and observing the welded and bonded base material, And a detector which is provided in the barrel and captures the secondary electrons emitted by the electron beam focused on the base material to obtain an observation image,
The lens barrel includes a barrel body for connecting the electron gun and the welding and observation chamber, and a double slit for generating an electric field so as to generate a high density probe current while reducing the beam spot of the electron beam passing through the barrel body. And an objective lens that focuses the electron beam passing through the alternative lens to the base material is disclosed.

Description

용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치{A complex system for welding and monitoring}A complex system for welding and monitoring,

본 발명은 전자총에서 방사되는 전자빔을 이용하여 모재의 접합 및 용접을 하고, 접합 및 용접 후에는 모재의 접합 및 용접부분을 전자빔을 이용하여 관찰할 수 있는 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite apparatus having a welding and observing function capable of joining and welding a base material using an electron beam emitted from an electron gun and observing joining and welding of the base material after joining and welding using an electron beam .

전자빔을 이용한 용접기는 고 진공기술, 고 전압기술, 초정밀 가공 등의 극한 기술에 활용할 수 있기 때문에 자체적으로도 부가가치가 높고, 첨단부품 소재개발에도 절대적으로 필요한 가공장비이다. 도 1은 일반적인 전자빔 용접장치의 경통구조를 나타내 보인 도면이고, 도 2는 전자총의 개략적인 구조도이다. 전자빔 용접장치의 핵심부품은 전자총(10)으로서 전자는 음(-)으로 대전된 금속을 열이온 방출온도 범위로 가열했을 때 방출한다. 방출된 전자는 양(+)으로 대전된 양극 전극(anode)을 통과하면서 가속된다. 즉, DC Filament Power Supply(11)에 전압/전류가 인가되면, Cathode인 Filament Tip(12) 끝에서 양극 전극(13)과의 전위차에 의하여 다량의 전자빔이 발생한다. 그러한 전자들을 Control Electrode(14)에서 전자빔의 분산을 막아주도록 조절되고, 대물렌즈(15)를 통하여 전자빔을 집속시켜준다.Since the welding machine using electron beam can be applied to the extreme technologies such as high vacuum technology, high voltage technology and super precision machining, it is a processing equipment which has high value-added by itself and is absolutely necessary for the development of high-tech parts material. FIG. 1 is a view showing a barrel structure of a general electron beam welding apparatus, and FIG. 2 is a schematic structural view of an electron gun. A key component of the electron beam welding apparatus is the electron gun 10, which emits electrons when the negatively charged metal is heated to a thermal ion emission temperature range. The emitted electrons are accelerated while passing through the positive electrode (anode) charged positively. That is, when a voltage / current is applied to the DC filament power supply 11, a large amount of electron beams are generated due to the potential difference with the anode electrode 13 at the end of the filament tip 12 which is a cathode. Such electrons are adjusted to prevent dispersion of the electron beam in the control electrode 14, and focus the electron beam through the objective lens 15. [

이와 같이, 방출전극 주위에 적절한 형태의 전극을 설치하면 양극 쪽으로 향하는 전자의 흐름을 균일한 전자빔의 형태로 만들 수 있다. 가속된 전자는 양극 전극(13)의 중앙에 위치한 홀(13a)을 통과한 후, 모재(용접물;1)에 충돌하게 된다. 그러나 양극 전극(13)을 통과한 전자들은 전자들 사이의 반발력에 의하여 빔은 확산하게 된다. 이러한 전자빔 방출원리는 단지 인가되는 용량(전압 및 전류)만 다를 뿐 주사전자현미경(SEM; 도 3 참조)과 동일하다.Thus, if a suitable electrode is provided around the emission electrode, the flow of electrons toward the anode can be made into a uniform electron beam. The accelerated electrons collide with the base material (workpiece 1) after passing through the hole 13a located at the center of the anode electrode 13. However, the electrons passing through the anode electrode 13 are diffused by the repulsion between the electrons. Such an electron beam emission principle is the same as a scanning electron microscope (SEM; see Fig. 3), only the capacity (voltage and current) to be applied is different.

도 1은 전자빔 용접장치의 개략적인 경통구조를 나타내 보인 도면으로서, 도 1을 참조하면, 전자총(10)에서 방사된 뒤 확산하려는 전자빔은 제1집속렌즈(16a)와 제2집속렌즈(16b)를 통과하면서 재 집속되어 모재(1)에 이르게 되며, 편향코일(Scan Coil)(17)은 전자빔을 일정면적으로 주사하도록 편향시켜주는 역할을 한다. 용접시 모재(1)가 놓이는 진공챔버(18)는 진공상태를 유지해야 하는데, 구체적으로는 내부의 압력이 10-3∼10-5 대의 진공을 유지해야만 하는데, 이러한 진공상태를 진공게이지(18a)를 통해 측정하여 관리된다. 그리고 진공챔버(18) 내부를 육안으로 관찰할 수 있도록 뷰포트 윈도우(18b)가 구비된다. 도면부호 19는 용접처리되는 부산물(By-product)이 경통 내로 유입되지 않도록 적절한 크기의 조리개와 유사한 형태로 차폐를 해주는 오리피스를 나타내며, 상기 오리피스(19)는 제1 및 제2집속렌즈(16a)(16b) 사이에 설치된다.1, an electron beam emitted from the electron gun 10 and diffused therefrom passes through a first focusing lens 16a and a second focusing lens 16b, And reaches the base material 1. The scan coil 17 deflects the electron beam to scan at a predetermined area. The vacuum chamber 18 in which the base material 1 is to be welded must be maintained in a vacuum state. Specifically, the internal pressure must maintain a vacuum of 10 -3 to 10 -5 , and this vacuum state is referred to as a vacuum gauge 18a ). A viewport window 18b is provided so that the inside of the vacuum chamber 18 can be visually observed. Reference numeral 19 denotes an orifice for shielding the by-product, which is welded, by a shape similar to that of a suitable aperture so as to prevent the by-product from flowing into the barrel, and the orifice 19 comprises a first and a second focusing lens 16a, (16b).

그런데 이와 같은 구조를 가지는 종래의 전자빔을 이용한 용접장치는 전자빔 스폿(spot)을 이용하여 용접처리만을 하는 장치이므로, 직접 영상을 구현하기는 어렵다. 즉, 종래의 전자빔 용접장치는 고출력의 전자빔의 탐침전류(Probe Current)를 확보하는데 초점이 맞추어져 있으므로 고압인가 장치의 출력을 높여야만 가능하다. 이러한 고압장치의 증가에 따른 전자빔의 크기는 탐침전류의 크기에 비례하므로 동시에 전자빔 스폿(spot)의 크기도 커지는 물리적 현상이 발생한다. 그러므로 종래의 전자빔 용접장치는 고압인가 장치의 용량을 높이고, 이에 따른 렌즈의 세기를 조절하여 초점 심도(focal length)를 맞추는 방법으로만 일관화되어 적용되어오고 있으므로, 영상지원은 별도의 CCD와 같은 광학에 의존하고 있는 상황이다. 즉, 종래의 전자빔 용접장치는 단순히 전자빔의 가속전압 및 전류량을 증가시키기 위하여 고압인가장치의 증압 및 이에 따른 전류증가로 용량을 높여야 했기 때문에 대물렌즈의 역할은 단순히 전자빔의 분산을 줄여주는 기능으로 사용되고 있으므로 전자빔을 집속시키는 역할은 어렵기 때문에 고 분해능의 영상 정보를 얻기 불가능하다.However, the conventional welding apparatus using the electron beam having such a structure is an apparatus which performs only the welding process using an electron beam spot, so it is difficult to realize a direct image. That is, since the conventional electron beam welding apparatus is focused on securing a probe current of a high-output electron beam, it is only necessary to increase the output of the high-voltage applying apparatus. The magnitude of the electron beam in accordance with the increase of the high-pressure apparatus is proportional to the magnitude of the probe current, so that a physical phenomenon occurs in which the size of the electron beam spot increases. Therefore, the conventional electron beam welding apparatus has been consistently applied only by increasing the capacity of the high-voltage applying apparatus and adjusting the focal length by adjusting the intensity of the lens accordingly. Therefore, It depends on optics. That is, in the conventional electron beam welding apparatus, in order to increase the acceleration voltage and the current amount of the electron beam, it is necessary to increase the capacity by increasing the pressure of the high-voltage applying device and increasing the current accordingly, so that the role of the objective lens is simply used as a function of reducing the dispersion of the electron beam Therefore, it is difficult to focus the electron beam, so it is impossible to obtain high resolution image information.

이에 반하여 주사전자현미경(이하 'SEM'이라 함)은 미세 영상을 관찰하는 장비로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 전자빔 용접장치와 동일한 원리로 전자빔을 방사하는 전자총(10)에서 전자빔을 방사하고, 전자총 얼라인먼트(21)에서는 방사된 전자빔을 중심 축상에 놓이도록 전자기장을 이용하여 위치를 보정해준다. 제1대안렌즈(23a)는 전자빔을 집속시키는 역할을 하며, 특히 조리개(30)와 조합되어 전자빔의 전류량을 조절하여 준다. 그리고 제2대안렌즈(23b)는 강한 에너지로 제1대안렌즈(23a)를 통과하는 전자빔을 조리개(30)와 조합되어 전자빔의 크기를 줄여주기 위해 재차 집속시켜준다. 제2대안렌즈(23b)에저 재차 집속된 전자빔은 조리개(31)를 통과하면서 크기가 조절됨과 동시에 중심축으로부터 벗어난 위치를 워블(Wobble)이라는 기능을 통하여 보정된다. 그리고 그 하부에 설치되는 편향코일(32)은 전자빔을 일정 영역으로 주사하도록 편향시켜주며, 편향코일(32) 하단에 설치되는 비점수차 보정기(Stigmator)는 전자빔이 왜곡되지 않도록 전자빔을 원형으로 모아준다. 그리고 대물렌즈(33)는 최종적으로 전자빔을 시료(2)표면에 집속시켜주는 역할을 하여 영상을 관찰할 수 있도록 한다. 이러한 구조의 SEM을 통해 최종적으로 수 nm의 크기로 집속된 전자빔이 시료(2)에 주사되면, 시료(2) 표면으로부터 2차 전자가 발생되고, 이를 E-T detector라는 검출기(34)를 통하여 2차 전자를 포집하여 영상화시켜 미세 영상을 획득할 수 있다.On the other hand, a scanning electron microscope (hereinafter referred to as "SEM") is an apparatus for observing a microscopic image. As shown in FIG. 3A, an electron beam is emitted from an electron gun 10 that emits an electron beam on the same principle as the electron beam welding apparatus , And the electron gun alignment 21 corrects the position using an electromagnetic field so that the emitted electron beam is placed on the central axis. The first objective lens 23a functions to converge the electron beam. In particular, the first objective lens 23a is combined with the diaphragm 30 to adjust the amount of electron beam. The second objective lens 23b combines the electron beam passing through the first objective lens 23a with the iris 30 with a strong energy to focus the electron beam again to reduce the size of the electron beam. The electron beam focused again on the second alternative lens 23b is adjusted in size while passing through the diaphragm 31 and the position deviated from the central axis is corrected through a function called a wobble. The deflection coil 32 installed at the lower portion of the deflection coil 32 deflects the electron beam to scan in a predetermined area. An astigmatism corrector provided at the lower end of the deflection coil 32 collects the electron beam into a circular shape so that the electron beam is not distorted . Then, the objective lens 33 finally focuses the electron beam on the surface of the sample 2 so that the image can be observed. When an electron beam focused to a size of several nanometers is finally injected through the SEM of this structure into the sample 2, secondary electrons are generated from the surface of the sample 2, and the secondary electron is generated through the detector 34 called the ET detector It is possible to acquire fine images by capturing and imaging electrons.

그런데 이러한 종래의 SEM은 수 pA∼수 μA의 탐침전류(Priode Current)밖에 구현이 안되므로 통상적으로는 고출력의 용접기능을 구현하지 못하는 것으로 인식되어 왔다. 즉, SEM의 경우, 렌즈의 집속력을 강화하도록 다중 렌즈계가 장착되어 있고, 도 3b 및 도 3c와 같이 요크(Pole-piece)(24)를 적용하여 설계가 되어 있다. 또한, 동시에 여러 개의 조리개를 적용하여 전자빔의 전류손실을 최대화시켜서 궁극적으로는 탐침전류를 nA 이하의 크기로 최소화하여 빔 스폿(spot)의 크기를 작게 함으로서 고 분해능의 빔 스폿을 구현하고 있다. 따라서 nA ∼ 수 μA까지의 탐침전류를 확보할 수 있지만, 이러한 조건으로는 용접 및 접합의 기능을 구현할 수 없기 때문에 용접 및 접합 가공기술로의 적용은 불가능하다. 따라서 가속전압은 용량별로 증가시키지만 인가되는 전류를 최소화하여 빔 스폿을 가능한 작게 유지하면서 용접 및 접합 성능을 구현할 수 있는 경통(Electron Optic) 구조를 가지는 복합장치의 개발이 절실히 요구되고 있다.
However, such a conventional SEM has been recognized to be unable to realize a high-output welding function because it can only implement a pseudo-amperage of a few pA to several μA. That is, in the case of the SEM, a multi-lens system is mounted to enhance the focusing power of the lens, and the lens is designed by applying a pole-piece 24 as shown in FIGS. 3B and 3C. In addition, a plurality of diaphragms are simultaneously applied to maximize the current loss of the electron beam, thereby minimizing the probe current to a size equal to or less than nA to reduce the size of the beam spot, thereby realizing a high-resolution beam spot. Therefore, it is possible to secure a probe current of nA to several μA, but it is impossible to apply the welding and joining technology because the welding and bonding functions can not be realized under these conditions. Therefore, it is urgently required to develop a composite device having an electron optic structure that can increase the acceleration voltage for each capacitance but minimize the applied current to realize the welding and bonding performance while keeping the beam spot as small as possible.

한편, 최근에는 다양한 산업들의 패킹밀도(packing density)가 급격하게 늘어나는 추세에서 마이크로(micro) 미세 용접 가공에 대한 수요가 점차 늘어나고 있는 추세이다. 이러한 마이크로(micro)크기의 영역은 종래의 매크로(macro) 전자빔 용접장치로는 처리가 불가능한 한계를 드러내고 있다. 즉, 전자빔 용접장치의 자체 구조적인 한계로 전자빔의 크기를 작게 할 수 없으므로 모재에 손상을 주는 형태로는 미세 용접이 불가능하다는 한계가 있다. 또한, SEM과 같이 집속력을 크게 하면, 탐침전류가 작아져서 용접의 성능을 구현하지 못하게 된다. 또한, SEM의 출력을 증가시키도록 설계를 하더라도 2차 전자 검출기로는 용접과정에서 발생하는 부산물 및 열전자로부터 자유롭지 못하고, Scintillator라는 전자 포집을 위한 형광박막이 손상을 입거나 심지어는 아-킹이 유발되어 장비에 손상을 주는 현상도 발생한다. 즉, 이러한 아-킹은 공통 접지를 타고 전자총의 필라멘트 전원 인가부까지 영향을 주기 때문에 장비가 갑작스럽게 셧다운(shut down)되는 증상이 발생하기도 한다.Meanwhile, in recent years, the packing density of various industries has been rapidly increasing, and the demand for micro-fine welding has been gradually increasing. Such a micro-sized region reveals a limit that can not be processed by a conventional macro electron beam welding apparatus. That is, since the size of the electron beam can not be reduced due to the limitation of the structure of the electron beam welding apparatus, there is a limitation in that it is impossible to perform fine welding in a form that damages the base material. In addition, if the holding force is increased as in the case of SEM, the probe current becomes smaller and the performance of the welding can not be realized. Also, even if the design is designed to increase the output of the SEM, the secondary electron detector is not free from by-products and thermoelectrons generated during the welding process, and the fluorescent thin film for scintillator electron capture is damaged or even arcing And damage the equipment. In other words, such an arc affects the filament power application portion of the electron gun on a common ground, so that the equipment may suddenly shut down.

또한, 후방산란전자 검출기는 아-킹이 일어날 가능성은 거의 없으나, 경통(Electron Option) 바로 하단에 위치시켜야만 하기 때문에 열전자로부터의 손상에 너무 직접적으로 노출되어 손상이 크게 발생하는 단점이 있었다. 이러한 근본적인 이유로 전자빔 용접장치는 마이크로 크기로의 고 전류밀도(High current density)의 빔 스폿으로의 진보가 되지 못하고, 매크로(Macro)적인 빔 스폿 크기를 대상으로 하는 대용량의 제품화만으로 기술이 진보되어 왔다. 이러한 근원적인 문제로 인하여 전자빔 용접장치는 통상적으로 세부적인 모재 표면의 영상관찰이 어렵기 때문에 별도의 광학계를 사용하여 영상 및 용접 지점의 위치이동을 확인하면서 처리하고 있다. 즉, 높은 탐침전류에서는 빔 스폿을 줄이기가 어려우므로 분해능을 작게 집속할 수 없을 뿐만 아니라, 광학계를 이용하여 영상 관찰이 이루어지므로 마이크로 크기의 소형부품의 정밀 용접은 거의 불가능하였다.
In addition, the backscattering electron detector has a disadvantage in that it is not likely to occur in the backscattering but is exposed directly to the damage from the thermoelectromotive force because it must be positioned directly below the electron option. For this fundamental reason, the electron beam welding apparatus does not advance to a beam spot of a high current density to a micro size, and the technique has been advanced only by a large-scale commercialization targeting a macro beam spot size . Because of this fundamental problem, it is difficult to observe the image of the surface of the base material in detail, so the electron beam welding apparatus usually uses a separate optical system to confirm the movement of the image and welding point. In other words, since it is difficult to reduce the beam spot at a high probe current, it is not possible to focus the resolution to a small degree, and since observation of the image is performed using an optical system, precise welding of micro-sized small parts is almost impossible.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 마이크로 용접이 가능함은 물론 용접 또는 접합한 모재의 용접 및 접합상태를 관찰하여 영상으로 획득할 수 있도록 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a composite apparatus capable of micro-welding, welding and observing the welding and bonding state of welded or bonded base materials, It has its purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치는, 전자빔을 방사하는 전자총; 상기 전자총에서 방사된 전자빔을 이용하여 진공상태에서 모재에 용접 또는 접합을 하고, 용접 및 접합된 모재를 관찰할 수 있는 용접 및 관찰챔버와; 상기 전자총에서 방사된 전자빔을 상기 용접 및 관찰챔버 내의 모재로 집속되도록 가이드 하는 경통부; 상기 경통부 내에 설치되어, 상기 모재에 집속되는 전자빔에 의해 방출되는 2차 전자 또는 역전압을 통한 후방산란전자를 포집하여 관찰영상을 획득하는 검출기;를 포함하여, 상기 경통부는, 상기 전자총과 상기 용접 및 관찰챔버를 연결하는 경통 몸체와; 상기 경통몸체에 설치되어 통과하는 전자빔의 빔 스폿을 작게 하면서 고밀도의 탐침전류를 출력할 수 있도록 전기장이 이중으로 발생하도록 하는 2중 슬릿을 가지는 대안렌즈; 및 상기 대안렌즈를 통과하는 전자빔을 모재로 집속시켜주는 대물렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a composite apparatus having a welding and observation function, including: an electron gun emitting an electron beam; A welding and observation chamber capable of welding or joining the base material in a vacuum state using the electron beam emitted from the electron gun, and observing the welded and bonded base material; A lens barrel for guiding the electron beam emitted from the electron gun to be converged by the base material in the welding and observation chamber; And a detector installed in the lens barrel for acquiring an observation image by capturing secondary electrons emitted by an electron beam focused on the base material or back scattered electrons through a reverse voltage, And a viewing chamber; An alternative lens having a double slit for generating an electric field so as to output a high density probe current while reducing a beam spot of an electron beam passing through the lens barrel; And an objective lens for converging the electron beam passing through the alternative lens to the base material.

여기서, 상기 2중 슬릿은 서로 다른 크기의 자기장을 발생시키도록 형성되는 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the double slits are formed to generate magnetic fields of different sizes.

또한, 상기 2중 슬릿은, 상기 전자빔의 이동경로 상에 순차적으로 상하로 이격되어 배치되는 상부 슬릿과 하부 슬릿을 포함하며, 상기 상부 슬릿은 하부슬릿의 1/2크기의 상하 폭을 갖도록 형성되는 것이 좋다.In addition, the double slit includes an upper slit and a lower slit that are sequentially spaced apart from each other on a moving path of the electron beam, and the upper slit is formed to have a vertical width of 1/2 of the lower slit It is good.

또한, 상기 2중 슬릿은, 상기 전자빔의 이동경로 상에 순차적으로 상하로 이격되어 배치되는 상부 슬릿과 하부 슬릿을 포함하며, 상기 경통몸체에는 상기 상부 슬릿 및 상기 하부슬릿이 동일한 상하 폭을 가지도록 동일하게 형성되고, 상기 하부슬릿에 대응되게 상기 경통몸체의 내부에는 자기장의 세기를 줄여주기 위한 자기장 차폐부재가 설치되는 것이 좋다.In addition, the double slit may include an upper slit and a lower slit, which are sequentially and vertically spaced apart from each other along the path of the electron beam, and the upper slit and the lower slit may have the same vertical width And a magnetic field shielding member for reducing the intensity of the magnetic field is provided inside the barrel body corresponding to the lower slit.

또한, 상기 자기장 차폐부재는 원통형상을 가지며, 상기 경통 내주와 상기 하부요크의 외주 사이에 설치되며, 니켈과 순철의 합금으로 형성된 것이 좋다.The magnetic shield member has a cylindrical shape, and is disposed between the inner periphery of the barrel and the outer periphery of the lower yoke, and is formed of an alloy of nickel and pure iron.

또한, 상기 경통 몸체 내부에 장착 및 분리 가능하게 설치되며, 분리시 상기 챔버 내에서 상기 전자빔을 이용한 용접 및 접합모드를 진행할 수 있도록 하고, 장착시 상기 경통 내부에서 상기 대안렌즈 및 대물렌즈와 연계하여 통과하는 전자빔의 크기를 재차 집속시켜서 모재 관찰모드를 진행할 수 있도록 하는 복수의 조리개를 가지는 파이프구조의 슬리브부재를 더 포함하는 것이 좋다.In addition, it is possible to mount and detach in the inside of the lens barrel body, to allow the welding and joining mode using the electron beam to proceed in the chamber during detachment, and in connection with the objective lens and the lens, And a sleeve member having a plurality of iris diaphragm structures for allowing the size of the passing electron beam to be focused again so as to allow the base material observation mode to proceed.

또한, 상기 경통몸체는, 하부 중앙에 음극 전극이 설치되는 상부 경통과; 내부에 상기 대안렌즈와 상기 대물렌즈가 상하로 배치되며, 상단이 상기 상부경통의 하부와 결합 및 분리되는 하부경통과; 상기 하부경통의 상부와 상기 상부경통의 하부를 결합 및 분리가능하게 결합하는 결합부; 및 상기 하부경통의 중앙 상부에 설치되며, 상기 음극 전극과 마주하는 양극 전극이 끼워져 결합되는 결합구를 가지며, 상기 슬리브부재는 그 상단이 상기 양극 전극의 하단에 결합 및 분리 가능하며, 결합시 상기 결합구를 통해 상기 하부경통 내부로 삽입결합되는 것이 좋다.The barrel body may include an upper barrel having a cathode electrode at a lower center thereof; An upper lens barrel and a lower lens barrel, the upper lens barrel and the lower lens barrel being coupled to and separated from each other; An engaging portion for engaging and releasably engaging an upper portion of the lower barrel with a lower portion of the upper barrel; And an upper electrode disposed at a central upper portion of the lower barrel and having a coupling hole through which an anode electrode facing the cathode electrode is inserted and coupled, the upper end of the sleeve member being connectable and detachable to the lower end of the anode electrode, And may be inserted into the lower tube through the coupling hole.

또한, 상기 스리브부재는, 복수의 조리개가 복수의 파이프형 슬리브몸체와 순차적으로 동축적으로 연결된 파이프구조를 가지는 것이 좋다.
It is preferable that the sleeve member has a pipe structure in which a plurality of diaphragms are sequentially and coaxially connected to a plurality of pipe-shaped sleeve bodies.

본 발명의 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치에 따르면, 이중슬릿 구조를 가지는 대안렌즈를 적용함으로써 전자빔의 방출전류의 확산을 최소화시킬 수 있어 고, 전자빔의 빔 스폿을 작게 유지하여 전류밀도를 극대화하여 모재의 용접처리를 할 수 있으며, 검출기를 이용하여 모재의 용접상태를 관찰할 수 있게 된다.According to the composite apparatus having the welding and observation function of the present invention, the diffusion of the emission current of the electron beam can be minimized by applying the alternative lens having the double slit structure, and the beam spot of the electron beam is kept small to maximize the current density The welding process of the base material can be performed, and the welding condition of the base material can be observed by using the detector.

즉, 종래의 전자빔 용접장치와 SEM을 하나의 기기에서 모두 구현할 수 있도록 함으로써, 사용이 편리하고 비용을 절감할 수 있게 된다.That is, the conventional electron beam welding apparatus and the SEM can be implemented in one apparatus, so that it is easy to use and the cost can be reduced.

도 1은 종래의 전자빔 용접장치의 개략적인 경통 구조도이다.
도 2는 전자빔 용접장치의 전자총 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 종래의 주사전자현미경의 경통구조를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
도 3b 및 도 3c는 종래의 주사전자현미경의 대안렌즈를 나타내보인 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치의 경통구조를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치의 경통부를 나타내 보인 단면 구성도이다.
도 4c 및 도 4d는 도 4a에 적용된 대안렌즈를 발췌하여 보인 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 경통부를 발췌하여 보인 사시도이다.
도 5d는 경통부에 슬리브부재를 결합한 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 양극 전극에 슬리브부재를 결합하는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 대안렌즈의 이중슬릿 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 전자빔에서 발생되는 신호를 분류하여 나타내 보인 도면이다.
도 8b는 전자현미경을 이용한 2차전자 포집원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8c는 탄성 충돌되어 나오는 후방산란전자를 포집하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8d는 검출기를 이용하여 이차전자를 포집하는 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8e 및 도 8f는 검출기를 이용하여 후방산란전자를 포집하는 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8g는 검출기를 이용한 전자포집 상황을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 전자현미경에서의 전자총의 물리적 특성을 나타내 보인 그래프이다.
도 10은 렌즈계에서의 이중 슬릿에 의한 물리적 특성을 나타내 보인 그래프이다.
도 11a는 전자현미경에서의 전자빔 전류밀도를 측정해 보인 도면이다.
도 11b는 본 발명의 복합장치의 경통부에서의 전자빔 전류밀도를 측정해 보인 도면이다.
도 12a 및 도 12b 각각은 동일 가속전압 및 방사전류에서의 전자현미경에서의 전자빔이 모재에 미치는 영향을 각각 촬영하여 보인 사진이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 복합장치를 이용하여 모재를 용접 및 접합한 실험예를 전후 사진으로 촬영하여 보인 사진이다.
도 14는 용접과정을 검출기를 이용하여 촬영하여 보인 사진이다.
도 15 및 도 16은 검출기를 발췌하여 보인 도면이다.1 is a schematic view of the structure of a barrel of a conventional electron beam welding apparatus.
2 is a view for explaining the electron gun structure of the electron beam welding apparatus.
FIG. 3A is a schematic view showing a barrel structure of a conventional scanning electron microscope. FIG.
3B and 3C are views showing an alternative lens of a conventional scanning electron microscope.
4A is a schematic view for explaining a lens barrel structure of a combined apparatus having a welding and observation function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a sectional view showing a lens barrel portion of a composite apparatus having a welding and observation function according to an embodiment of the present invention. FIG.
Figs. 4C and 4D are diagrams showing excerpts of an alternative lens applied to Fig. 4A.
5A to 5C are perspective views showing the lens barrel section.
5D is a view for explaining a state in which the sleeve member is coupled to the barrel portion.
6 is a view for explaining a state in which the sleeve member is engaged with the anode electrode.
7 is a view for explaining a double slit structure of an alternative lens according to another embodiment.
8A is a diagram showing signals classified in an electron beam.
8B is a view for explaining the principle of secondary electron collection using an electron microscope.
FIG. 8C is a view for explaining the principle of trapping back-scattered electrons emitted from an elastic collision.
FIG. 8D is a diagram for explaining a mode for collecting secondary electrons using a detector. FIG.
Figs. 8E and 8F are diagrams for explaining modes for collecting back-scattered electrons using a detector. Fig.
8G is a view for explaining an electron collecting situation using a detector.
9 is a graph showing physical characteristics of an electron gun in an electron microscope.
10 is a graph showing the physical properties of the double slit in the lens system.
11A is a diagram showing the electron beam current density in an electron microscope.
FIG. 11B is a diagram showing the measurement of the electron beam current density at the lens barrel portion of the composite apparatus of the present invention. FIG.
12A and 12B are photographs respectively showing the influence of the electron beam in the electron microscope on the base material at the same acceleration voltage and in the case of the dictionary flow.
13 is a photograph showing an experiment example in which a base material is welded and joined using a composite apparatus according to an embodiment of the present invention, taken before and after.
14 is a photograph showing a welding process taken using a detector.
Figs. 15 and 16 are diagrams showing excerpts of the detector. Fig.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치를 자세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a composite apparatus having a welding and observing function according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치(100)는 전자총(110)과, 용접 및 관찰챔버(120)와, 경통부(130)와, 검출기(140)를 구비하다.4A to 4D, a hybrid apparatus 100 having a welding and observation function according to an embodiment of the present invention includes an electron gun 110, a welding and observation chamber 120, a barrel section 130, (140).

상기 전자총(110)은 앞서 도 1 내지 도 3c를 통해 설명한 전자총(10)과 동일한 구조를 가지는 것으로서, 구동시 전자빔을 경통부(130) 측으로 방사한다. 즉, 전자총(110)은 경통부(130)의 상부측에 서로 상하로 마주하여 설치되는 양극 전극(113)과 음극 전극(111)을 구비하며, 양극 전극(113)과 음극 전극(111) 간의 전위차에 의해 전자빔을 발생시켜 가속시켜 방사한다.
The electron gun 110 has the same structure as that of the electron gun 10 described above with reference to FIGS. 1 to 3C, and emits an electron beam to the lens barrel 130 during driving. That is, the electron gun 110 has a cathode electrode 113 and a cathode electrode 111 provided on the upper side of the lens barrel unit 130 so as to face each other, and a potential difference between the anode electrode 113 and the cathode electrode 111 To accelerate and emit electrons.

상기 용접 및 관찰챔버(120)는 경통부(130)의 하부에 설치되며, 그 내부는 선택적으로 진공상태가 유지될 수 있고, 진공상태가 해제될 수도 있다. 즉, 모재(1)를 전자빔을 이용하여 접합 또는 용접하기 위한 용접모드에는 용접 및 관찰챔버(120)가 진공상태가 되도록 하고, 용접된 모재를 관찰하기 위한 관찰모드에서는 용접 및 관찰챔버(120)의 진공을 해제하고 전자빔을 이용하여 모재를 관찰할 수 있다.
The welding and observation chamber 120 is installed at a lower portion of the barrel portion 130, and the inside of the welding and observation chamber 120 can be selectively maintained in a vacuum state and the vacuum state can be released. That is, in the welding mode for joining or welding the base material 1 using an electron beam, the welding and observation chamber 120 is made to be in a vacuum state, and in the observation mode for observing the welded base material, And the base material can be observed using an electron beam.

상기 경통부(130)는 전자총(110)에서 방사된 전자빔을 용접 및 관찰챔버(120) 내의 모재(1)로 집속되도록 가이드 하여, 용접모드에서는 모재(1)를 용접 및 접합하고, 관찰모드에서는 모재(1)를 관찰할 수 있도록 한다.The barrel unit 130 guides the electron beam emitted from the electron gun 110 to be focused by the base material 1 in the welding and observation chamber 120 so that the base material 1 is welded and bonded in the welding mode, (1) can be observed.

이러한 경통부(130)는 경통몸체(131)와, 전자빔 얼라인먼트(132), 대안렌즈(133)와, 편향코일(134), 대물렌즈(135)와, 오리피스(136)를 구비한다.The lens barrel 130 includes a barrel body 131, an electron beam alignment 132, an alternative lens 133, a deflection coil 134, an objective lens 135, and an orifice 136.

상기 경통몸체(131)는 상부경통(131b)과, 하부경통(131a), 상부경통(131b)을 하부경통(131a)의 상단에서 결합 및 분리 가능하게 연결하는 결합부(131c)를 구비한다.The barrel body 131 has an upper barrel 131b and an engaging portion 131c for coupling the lower barrel 131a and the upper barrel 131b at the upper end of the lower barrel 131a.

상기 상부경통(131b)과 하부경통(131a) 사이에는 전자총 챔버(131d)가 형성e된다. 따라서 도 5a와 같이, 상부경통(131b)을 하부경통(131a)으로부터 회동시켜서 분리하면 전자총 챔버(131d)가 개방된다. 전자총 챔버(131d)에는 전자총(110)이 설치되는데, 전자총(110)의 음극 전극(111)은 상부경통(131b)의 중앙 하부에 설치되고, 그 음극 전극(111)에 마주하는 양극 전극(113)은 도 4b, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 하부경통(131a)의 중앙 상부에 설치된다. 양극 전극(113)의 결합을 위해 하부경통(131a)의 중앙 상부에는 양극 결합구(131e)가 형성된다. 따라서 음극 전극(111)과 양극 전극(113) 간의 전위차에 의해 발생하는 전자빔은 하부경통(131a)의 양극 결합구(131e)를 통해 하부경통(131a) 중앙을 통해 방사될 수 있게 된다.An electron gun chamber 131d is formed between the upper mirror barrel 131b and the lower mirror barrel 131a. Accordingly, as shown in FIG. 5A, when the upper lens barrel 131b is rotated and separated from the lower lens barrel 131a, the electron gun chamber 131d is opened. An electron gun 110 is installed in the electron gun chamber 131d and the cathode electrode 111 of the electron gun 110 is installed at the center of the upper part of the upper lens barrel 131b and the anode electrode 113 facing the cathode electrode 111 Is installed at the upper center of the lower column 131a, as shown in Figs. 4B, 5B and 5C. An anode coupling hole 131e is formed in the upper center of the lower column 131a for coupling of the anode electrode 113. [ The electron beam generated by the potential difference between the cathode electrode 111 and the anode electrode 113 can be radiated through the center of the lower column 131a through the anode coupling hole 131e of the lower column 131a.

상기 하부경통(131a)의 상부에서 하부로 전자빔 얼라인먼트(132), 대안렌즈(133)와, 편향코일(134), 대물렌즈(135)와, 오리피스(136)가 전자빔 이동을 가이드 하도록 순차적으로 설치된다.An electron beam alignment 132, an alternative lens 133, a deflection coil 134, an objective lens 135 and an orifice 136 are sequentially arranged from the top to the bottom of the lower lens barrel 131a so as to guide electron beam movement do.

상기 결합부(131c)는 하부경통(131a)에 대해 상부경통(131b)을 상호 결합 및 분리 가능하게 결합하기 위한 것으로서, 하부경통(131a)과 상부경통(131b)의 서로 접하는 일측을 회동가능하게 연결하는 회동연결부와, 회동연결부의 반대측에서 상부경통(131b)과 하부경통(131a)을 체결하여 고정하는 체결부재(나사 등)를 구비할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따른 결합부로는 상부경통(131b)과 하부경통(131a)이 서로 내주 나사선과 외주 나사선을 가지고 나사 결합되는 구성을 가질 수도 있다.The engaging portion 131c is for engaging and detachably coupling the upper lens barrel 131b to the lower lens barrel 131a so that one side of the lower lens barrel 131a and the upper lens barrel 131b, And a fastening member (screw or the like) for fastening and fixing the upper and lower lens barrels 131b and 131a on the opposite side of the pivotal connection part. In addition, according to another embodiment of the present invention, the upper and lower lens barrels 131b and 131a may be screwed together with an inner screw thread and an outer screw thread, respectively.

따라서, 결합부(131c)를 이용하여 상부경통(131b)을 하부경통(131a)으로부터 분리한 상태에서, 도 5c 및 도 5d와 같이, 하부 경통(131a) 내부에 슬리브부재(137)를 설치할 수 있게 된다. 여기서, 상기 슬리브부재(137)는 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 조리개(137a)가 복수의 파이프형 슬리브몸체(137b)와 순차적으로 동축적으로 연결된 파이프 구조를 가지며, 그 상단은 상기 양극 전극(113)의 하단에 결합된다. 이러한 슬리브부재(137)는 용접모드에서는 경통부(130)에서 분리되고, 용접모드 후에 모재를 관찰하고자 하는 관찰모드에서는 진공을 깨고 하부경통(131a) 내부에 삽입하여 결합된다. 그러면, 장착된 복수의 조리개들(137a)이 전자빔의 크기를 줄여서 최적의 분해능을 유지하도록 하여 자체적으로 용접평가 및 측정을 할 수 있게 된다.
5C and 5D, the sleeve member 137 can be installed inside the lower lens barrel 131a in a state where the upper lens barrel 131b is separated from the lower lens barrel 131a by using the engaging portion 131c . 6, the sleeve member 137 has a pipe structure in which a plurality of diaphragms 137a are sequentially and coaxially connected to a plurality of pipe-shaped sleeve bodies 137b, And is coupled to the lower end of the electrode 113. The sleeve member 137 is separated from the lens barrel 130 in the welding mode and is inserted into the lower lens barrel 131a after breaking the vacuum in the observation mode for observing the base material after the welding mode. Then, the plurality of diaphragms 137a mounted can reduce the size of the electron beam so that the optimal resolution can be maintained, so that welding evaluation and measurement can be performed by itself.

상기 전자빔 얼라인먼트(132)는 전자총(110)에서 방사되어 나오는 전자빔이 중심 축상에 놓이도록 전자기장을 이용하여 보정해준다.
The electron beam alignment 132 corrects an electron beam emitted from the electron gun 110 using an electromagnetic field so that the electron beam is positioned on a central axis.

상기 대안렌즈(133)는 종래의 SEM과는 달리 하나가 하부경통(131a) 내에 설치되며, 통과하는 전자빔을 집속시켜준다. 이때, 상기 대안렌즈(133)는 도 4a 내지 eh 4c에 도시된 바와 같이, 전자빔의 통과경로 상에 서로 이격되게 마련된 이중슬릿(133a,133b)을 가진다. 즉, 대안렌즈(133)가 이중슬릿(133a,133b)을 가짐으로써, 통과하는 전자빔의 빔 스폿을 작게 하면서 고밀도의 탐침전류를 출력할 수 있도록 자기장이 이중으로 발생하도록 한다. 이중으로 발생되는 자기장은 서로 다른 크기를 가지도록 이중슬릿(133a,133b)이 구성될 수 있다. 구체적으로는 상부슬릿(133a)과 하부슬릿(133b)으로 구분되어 이중슬릿이 구성되며, 상부슬릿(133a)과 하부슬릿(133b)은 서로 동일한 구경을 가지는 상부 및 하부요크(133c,133d)를 설치하되, 하부슬릿(133b)에서 상부슬릿(133b)의 자기장보다 1/2크기의 자기장이 형성되도록 자기장의 세기를 줄여주기 위해, 상부슬릿(133a)이 하부슬릿(133b)보다 작게(상하 작은 폭으로) 형성된다.Unlike the conventional SEM, the alternative lens 133 is installed in the lower lens barrel 131a to focus the passing electron beam. At this time, as shown in Figs. 4A to 4C, the alternative lens 133 has double slits 133a and 133b spaced from each other on a path of electron beam passage. That is, since the alternative lens 133 has the double slits 133a and 133b, a magnetic field is generated so that a beam spot of an electron beam passing therethrough can be reduced while a high-density probe current can be output. The double slits 133a and 133b may be formed so that the magnetic fields generated in the two directions have different sizes. Concretely, the upper slit 133a and the lower slit 133b are divided into a double slit, and the upper slit 133a and the lower slit 133b form upper and lower yokes 133c and 133d having the same diameter The upper slit 133a may be smaller than the lower slit 133b so as to reduce the intensity of the magnetic field so that a magnetic field of 1/2 of the magnetic field of the upper slit 133b is formed in the lower slit 133b, Width).

이와 같이, 이중으로 전자기장으로 형성하도록 이중슬릿(133a,133b)을 형성하되, 상부의 전자기장이 하부보다 더 크게 발행하도록 함으로써, 통과하는 전자빔의 집속포인트를 2군데로 분산하여 전자빔의 손실을 줄일 수 있게 된다. 따라서, 전자빔의 확산에 따른 손실량을 줄일 수 있게 되어 높은 탐침전류(Probe Current)를 확보할 수 있게 되고, 결국 용접/접합기술이 가능하고 용접/접합 효율을 높일 수 있다. 즉, 전자총(110)으로부터 방사되는 전자빔의 방출전류(Emission Current)의 확산을 최소화시켜서 고밀도의 전자빔의 전류를 출력하고, 전자빔의 스폿 사이즈를 작게 유지하여 단위 면적당의 전류 세기인 전류밀도를 극대화시켜 모재의 용접처리가 가능하고, 용접효율을 높일 수 있게 된다.In this manner, the double slits 133a and 133b are formed so as to form the electromagnetic field, and the electromagnetic field of the upper portion is made larger than the lower portion, so that the focusing point of the passing electron beam is dispersed to two places, . Accordingly, the amount of loss due to the diffusion of the electron beam can be reduced, and a high probe current can be ensured. As a result, the welding / bonding technique can be performed and the welding / bonding efficiency can be increased. That is, the diffusion of the emission current of the electron beam emitted from the electron gun 110 is minimized to output a high-density electron beam current, and the spot size of the electron beam is kept small to maximize the current density as the current intensity per unit area Welding of the base material can be performed, and the welding efficiency can be increased.

여기서, 이중슬릿(133a,133b)은 렌즈 구조상의 초점거리를 고려하여 적절한 간격 및 크기로 설계될 수 있다.
Here, the double slits 133a and 133b can be designed to have appropriate intervals and sizes in consideration of the focal length on the lens structure.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상부슬릿(133a')과 하부슬릿(133b')을 서로 동일한 크기로 형성한 내부파이프(139)를 설치하고, 그 내부파이프(139)의 외주에 설치하되 상기 하부슬릿(133b')에 대응되는 부분에 자기장 차폐부재(139a)를 설치함으로써, 상부슬릿(133a')과 하부슬릿(133b') 각각에서의 자기장 크기가 서로 다르게 할 수 있다. 상부슬릿(133a')과 하부슬릿(133b')은 자기장 차폐역할을 하는 내부파이프(139)에 형성되며, 상기 자기장 차폐부재(139a)는 원통형상을 가지며, 상기 내부파이프(139)의 외측에 결합되어 하부슬릿(133b')에 대응되도록 위치된다. 이러한 자기장 차폐부재(139a)는 순철과 니켈의 특수합금으로 제작될 수 있다. 이와 같이 자기장 차폐부재(139a)를 설치함으로써, 하부슬릿(133b')에서의 자기장 세기를 1/2로 줄여줌으로써, 상부슬릿(133a')에서는 전자빔을 집속시켜주고, 하부슬릿에서는 전자빔을 집속시키지 않고 퍼지지 않도록 모아주기만 하는 역할을 함으로써, 구명수차를 줄일 수 있음은 물로, 동시에 전자빔량의 손실을 줄여서 세기를 높여줄 수 있게 된다. 따라서, SEM 기능으로 적용할 경우, 분해능을 지키면서 높은 탐침전류를 구현할 수 있게 된다.7, an inner pipe 139 having the same size as the upper slit 133a 'and the lower slit 133b' is provided and installed on the outer periphery of the inner pipe 139 The magnetic field shielding member 139a is provided at a portion corresponding to the lower slit 133b 'so that the magnetic field sizes of the upper slit 133a' and the lower slit 133b 'may be different from each other. The upper slit 133a 'and the lower slit 133b' are formed in an inner pipe 139 serving as a magnetic shielding function. The magnetic shield member 139a has a cylindrical shape. And is positioned so as to correspond to the lower slit 133b '. The magnetic shield member 139a may be made of a special alloy of pure iron and nickel. By providing the magnetic field shielding member 139a as described above, the intensity of the magnetic field at the lower slit 133b 'is reduced to 1/2, thereby focusing the electron beam at the upper slit 133a', focusing the electron beam at the lower slit 133b ' And it is possible to reduce the loss of the electron beam at the same time, thereby increasing the intensity. Therefore, when applied to the SEM function, a high probe current can be realized while maintaining the resolution.

이러한 구성의 대안렌즈(133)는 코일(133e)을 감아서 제작되며, 코일(133e)의 끝단을 통해 전류가 인가되며, 코일(133e)의 외측 둘레는 전자기장을 차폐하도록 쉴딩(Shielding)처리된 구성을 가진다. 따라서 전자기장은 상부 및 하부슬릿(133a')(133b')을 동해서만 전자빔의 통과하는 통로인 중심축으로 인가될 수 있게 되어 통과하는 전자빔을 집속하고, 퍼지지 않도록 모아줄 수 있게 된다.
An alternative lens 133 having such a configuration is manufactured by winding a coil 133e and a current is applied through the end of the coil 133e and the outer circumference of the coil 133e is shielded to shield the electromagnetic field . Therefore, the electromagnetic field can be applied to the center axis which is the passage through which the electron beam passes only with the upper and lower slits 133a 'and 133b', so that the passing electron beam can be focused and collected so as not to spread.

한편, 상기 편향코일(132), 대물렌즈(135)와, 오리피스(136)는 종래의 전자빔 용접장치(도 1참조)에 설치된 구성과 동일하며, 동일한 기능을 가진다. 다만, 상기 검출기(140)를 이용하여 마이크로 크기의 전자빔의 영상을 관찰할 수 있도록 전자현미경(도 3참조)에서 사용하는 비점수차 교정기(Stigmator)를 편향코일(132) 하부에 설치한 구성을 가지며, 2차 전자가 아닌 후방산란전자를 검출할 수 있도록 상기 검출기(140)는 ET-BSE 검출기인 것이 바람직하다.The deflection coil 132, the objective lens 135 and the orifice 136 are the same as those in the conventional electron beam welding apparatus (see FIG. 1) and have the same function. However, an astigmator used in an electron microscope (see FIG. 3) is installed below the deflection coil 132 so that an image of a micro-sized electron beam can be observed using the detector 140 , And the detector 140 is preferably an ET-BSE detector so as to detect back scattered electrons other than secondary electrons.

즉, 도 8a에 도시된 바와 같이, 전자빔으로부터 다양한 종류의 신호가 발생되게 되는데, 이 중에서 도 8b와 같이 일반적인 SEM에서는 검출기에서 2차 전자를 포집하게 되며, 도 8c와 같이 본 발명의 ET-BSE 검출기(140)에서는 탄성 충돌되어 나오는 후방산란전자를 포집하여 영상을 획득할 수 있게 된다.As shown in FIG. 8B, various kinds of signals are generated from the electron beam, as shown in FIG. 8A. In a typical SEM as shown in FIG. 8B, the detector collects secondary electrons. The detector 140 can acquire an image by capturing the backscattered electrons generated by the elastic collision.

보다 구체적으로 살펴보면, 도 8d는 검출기에서 2차 전자를 포집하는 모드를 설명하기 위한 도면이고 도 8e 및 도 8f는 검출기에서 후방산란전자를 포집하는 모드를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 8g는 검출기를 이용한 후반산란전자 모집을 위한 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.More specifically, FIG. 8D is a view for explaining a mode for collecting secondary electrons in the detector, and FIGS. 8E and 8F are views for explaining a mode for collecting back-scattered electrons in the detector. And FIG. 8G is a view for explaining an operating state for the second half scattering electron recruitment using the detector.

즉, 후방산란전자 영상을 얻기 위해서는, 역 전압(-50V)을 검출기에 인가할 수 있다. 2차 전자 에너지는 -20~50eV로 낮기 때문에 척력에 의하여 검출기로 직진하지 못한다. 반면에, 후반산란전자 에너지는 가속전압과 거의 동일한 5~30KeV의 에너지를 지지므로 낮은 척력에 영향을 받지 않게 되어 검출할 수 있게 된다.That is, in order to obtain a backscattered electron image, a reverse voltage (-50 V) can be applied to the detector. Secondary electron energy is low -20 ~ 50 eV, so it can not go straight to the detector due to repulsive force. On the other hand, the latter scattering electron energy can be detected because it is not influenced by low repulsive force because it supports energy of 5 ~ 30 KeV, which is almost the same as acceleration voltage.

상기와 같은 검출기(140)는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 검출기 몸체(141)의 선단에 신틸레이터(142)가 구비되고, 그 신틸레이터(142)에 고정볼트(143)가 끼워져 결합되고, 그 고정볼트(143)에 금으로 선단이 코팅되고 메쉬망구조를 갖는 전자 포집부(144)가 결합된 구성을 가진다.
15 and 16, the detector 140 is provided with a scintillator 142 at the tip of the detector body 141, and a fixing bolt 143 is fitted to the scintillator 142 And has a structure in which the fixing bolt 143 is coated with a gold tip and an electron collecting part 144 having a mesh net structure is combined.

상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치(100)는, 앞서 설명한 바와 같이, 대안렌즈(133)에 이중 슬릿 구조를 가지도록 구성하되, 이중 슬릿 각각에서의 전자기장의 발생크기를 다르게 함으로써, 전자빔의 분산을 최소화하면서 집속시킬 수 있게 된다. 따라서 전자빔의 빔 스폿을 작게 형성하면서도 최대의 탐침전류량을 확보할 수 있게 된다. 이와 같이, 작은 빔 스폿을 구현할 수 있게 되어 전류밀도가 높게 적용되어 미세 용접할 수 있게 된다.As described above, the composite apparatus 100 having the welding and observing function according to the embodiment of the present invention having the above-described structure is configured such that the alternative lens 133 has a double slit structure, It is possible to converge the electron beams with a minimized dispersion of the electron beams. Therefore, even when the beam spot of the electron beam is made small, the maximum amount of probe current can be secured. As described above, since a small beam spot can be realized, a high current density can be applied and fine welding can be performed.

한편, 도 9는 전자총에서 방사하는 전자빔의 물리적 특성을 나타내 보인 그래프로서, 열전자를 이용한 전자충돌은 전자빔이 방사하면서 음극 전극을 통과할 때, (-)의 바이어스 전압으로 인한 척력으로 빔이 교차되는 Cross-over Point가 발생하는데, 이때, 직경은 전자 빔의 스폿 사이즈와 매우 밀접한 관계가 있고, 필라멘트(Filament) 전류도 초기 전자 빔 스폿 사이즈와 관계되는데, 이러한 물리적인 특성이 도 9에 나타나 있다.9 is a graph showing physical characteristics of an electron beam emitted from an electron gun. When an electron collision using a thermoelectron passes through a cathode electrode while an electron beam is radiated, a beam is crossed by a repulsive force due to a (-) bias voltage A cross-over point occurs where the diameter is closely related to the spot size of the electron beam and the filament current is also related to the initial electron beam spot size. Such physical properties are shown in FIG.

도 10은 본 발명과 같이 이중 슬릿을 적용하였을 때, 전자기장이 상하로 폭넓게 적용되어 전자빔이 전자들 간의 척력으로 인하여 발생하는 확산을 최소화할 수 있음은 물론, 구면 수차를 줄일 수 있는 사실을 나타내 보인 그래프이다.FIG. 10 is a graph showing the results of experiments showing that when the double slit is applied as in the present invention, the electromagnetic field is widely applied so that the electron beam can minimize the diffusion caused by the repulsive force between the electrons and reduce the spherical aberration Graph.

또한, 도 11a는 일반적인 전자현미경에서 적용된 렌즈계에서 전자빔의 전자밀도를 나타내 보인 도면이고, 도 11b는 본 발명의 복합장치(100)에서 대안렌즈(133)의 이중 슬릿을 적용한 경통의 전자빔 전류밀도를 서로 비교한 결과를 나타낸 도면이다.11A is a view showing electron density of an electron beam in a lens system applied in a general electron microscope, and FIG. 11B is a graph showing electron density of an electron beam in a lens barrel to which a double slit of an alternative lens 133 is applied in the composite apparatus 100 of the present invention And the results are compared with each other.

도 11a 및 도 11b에서 빨간색 부분은 전자빔 내에서 전류 밀도가 가장 높은 부위를 나타내는 온도이고, 노랑색-파랑색의 낮은 온도 순으로 표현된 전자빔 전류밀도이다. 도 11a에서 초기 전자빔은 높은 전류밀도로 방출이 되어 내려오지만, 대안렌즈 및 조리개 등을 통과하면서 일정 크기로 줄어들고 최종적으로는 분해능을 증가시키기 위하여 낮은 탐침전류를 보여주고 있다. 반면에, 도 11b와 같이 본 발명의 복합장치에서는 초기와 모재에 도달하기까지의 대부분이 빨간색을 띈 높은 고 전류밀도를 나타내기 때문에 용접이나 접합의 기능을 구현할 수 있다. 즉, 기존의 전자현미경의 경우, 최대 10 uA 정도의 탐침전류를 구현하는 반면에 본 발명의 복합장치는 수백 uA ~ 수십 mA의 탐침전류 특성을 나타낸다.
11A and 11B, the red portion is a temperature indicating the portion where the current density is the highest in the electron beam, and is the electron beam current density expressed in the order of yellow-blue low temperature. In FIG. 11A, the initial electron beam is emitted at a high current density, but it is reduced to a certain size while passing through an alternative lens and an aperture, and finally shows a low probe current in order to increase the resolution. On the other hand, as shown in FIG. 11B, in the composite device of the present invention, most of the time until reaching the base material reaches a high high current density with a red color, so that the function of welding or bonding can be realized. That is, in the case of the conventional electron microscope, the probe current of about 10 uA is realized, whereas the complex device of the present invention shows the probe current characteristic of several hundreds of uA to several tens of mA.

도 12는 동일 가속전압과 방사전류에서 종래의 대안렌즈와 이중슬릿을 적용한 대안렌즈 간의 빔 잔류가 모재에 미치는 영향도를 전자현미경으로 관찰실험한 영상사진으로서, 도 12a는 정상적인 전자현미경 영상을 나타내고 있는 반면에, 도 12b는 강력한 전자빔으로 인하여 표면이 녹아내리는 현상(버닝현상)을 촬영한 사진이다. 이와 같이, 이중슬릿을 이용할 경우 전자빔의 전류밀도를 높여서 모재의 용접에 적합한 빔 스폿을 형성할 수 있게 된다.
FIG. 12 is an image photograph of an electron microscope for observing the effect of the beam residual between the conventional accelerating voltage and the antiglare current on the base material between the conventional alternative lens and the alternative lens using the double slit. FIG. 12a shows a normal electron microscopic image 12B is a photograph of a phenomenon (burning phenomenon) in which the surface melts due to a strong electron beam. As described above, when using the double slit, it is possible to form a beam spot suitable for welding the base material by increasing the current density of the electron beam.

또한, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 복합장치(100)를 이용하여 모재에 용접을 한 상태를 용접 전과 용접 후로 구분하여 촬영한 사진이다.FIG. 13 is a photograph of a state in which the base material is welded using the composite device 100 according to the embodiment of the present invention, before and after welding.

그리고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 복합장치(100)를 이용하여 모재에 용접하는 과정을 검출기(140)를 이용하여 모니터링하는 과정을 나타내 보인 사진이다.
14 is a photograph showing a process of monitoring the process of welding the base material using the composite device 100 using the detector 140 according to the embodiment of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이, 대안렌즈에 이중슬릿을 구현한 기술을 적용함으로써, 마이크로 크기의 용접을 할 수 있도록 마이크로 크기의 전자빔 스폿을 구현할 수 있으며, 이와 동시에 최적의 탐침전류 구현함은 물론 SEM 영상으로 측정 및 관찰을 할 수 있다.As described above, by applying the technique of implementing the double slit in the alternative lens, a micro-sized electron beam spot can be realized so as to perform micro-size welding, and at the same time, an optimal probe current can be realized, Measurement and observation can be performed.

구체적으로 살펴보면, 본 발명의 복합장치(100)는 전자빔을 고밀도로 집속시켜서 높은 에너지 밀도로 만들어 모재를 용접할 수 있기 때문에, 레이저빔, 플라즈마빔 등에 비해 다음과 같은 이점을 갖게 된다.Specifically, the composite apparatus 100 of the present invention has the following advantages over a laser beam, a plasma beam, and the like because it can weld the base material with a high energy density by focusing the electron beam at a high density.

첫째, 모재의 열 변형이 매우 작아서 모재가 지니는 원래의 성질을 잃어버리는 것을 최소화할 수 있다.First, the thermal deformation of the base material is so small that the loss of the original properties of the base material can be minimized.

둘째, 진공 상에서 용접 처리됨으로 용접표면이 깨끗하고 순도가 높다.Second, welding surface is clean and purity is high by vacuum welding.

셋째, 접합부위의 기포나 균열이 없는 장점을 지닌다.Third, it has the advantage of no bubble or crack at the joint area.

넷째, 난반사가 적어 이종금속 등의 복잡하고 정밀한 접합에 사용될 수 있다.Fourth, the diffused reflection is so small that it can be used for complicated and precise bonding of different metals.

다섯째, 다른 용접장치에 비하여 최소 용접 및 최대 용접 두께를 얻을 수 있으며 용접에 따른 뒤틀림이 없는 장점이 있다.Fifth, there is an advantage that minimum welding and maximum welding thickness can be obtained compared with other welding apparatuses and there is no distortion due to welding.

여섯째, 상대적으로 열의 투입이 적고, 열에 의한 영향 받는 영역도 좁다.Sixth, the input of heat is relatively small, and the area affected by heat is also narrow.

일곱째, 전자 빔의 제어가 용이하므로 다양한 모양으로 용접이 가능하다.Seventh, it is possible to weld in various shapes because of easy control of electron beam.

따라서, 본 발명의 복합장치(100)를 이용한 전자빔 용접기술을 통해 반도체, 금속, 화학, 자동차의 기어제작, 항공기의 가스 터빈 제작, 중공업, 원자력 산업 등에서의 정밀 가속기 부품이나 계측장비 제작 등의 응용분야에 매우 폭 넓게 사용될 수 있다. 특히 정밀한 실링(sealing)이 요구되고 있는 컴퓨터 CPU 알루미늄 케이스 용접, 자동차 정밀 부품, 정밀 센서 및 Heater Block/suceptor와 같은 반도체 부품제작으로부터 거시적으로는 방위산업 및 항공/우주 정밀부품소재에 이르기까지 폭넓게 사용될 수 있다.Therefore, the application of the electron beam welding technique using the composite device 100 of the present invention to the production of precision accelerator parts and measurement equipment in semiconductor, metal, chemical, automobile gear manufacturing, aircraft gas turbine manufacturing, heavy industry, It can be used very widely in the field. Especially, it is widely used for the computer CPU aluminum case welding which needs precise sealing, from semiconductor parts production such as automobile precision parts, precision sensors and heater block / suceptor to macroscopic defense industry and aerospace / precision parts .

따라서, 본 발명의 복합장치(100)를 적용할 경우, 전자빔을 이용하여 정밀한 용접은 물론, 용접 후 바로 관찰할 수 있는 구성을 일체로 구비함으로써, 반도체, 금속, 화학, 자동차의 기어제작, 항공기의 가스 터빈 제작, 중공업, 원자력 산업 등에서의 정밀 가속기 부품이나 계측장비 제작 등의 분야에서의 양질의 제품 제작/양산할 수 있도록 할 수 있다. Therefore, when the composite device 100 of the present invention is applied, it is possible to manufacture a semiconductor, a metal, a chemical, an automobile gear, an airplane The production of high-quality products in the field of precision accelerator parts and measurement equipment in gas turbine manufacturing, heavy industry, nuclear industry, etc. can be made.

또한, 핵심기술(Core Technology)에 대한 원천기술의 확보를 통하여 활성화되고 있는 시장의 수요에 자체적으로 대응할 수 있는 요소기술 선점 및 다양한 공정별 수요에 대응한 제품 기획을 국내에서 주도함으로써 고부가 가치의 장치산업의 초석을 다질 수 있다.In addition, by securing source technology for core technology, it is leading the element technology that can cope with the demand of the market that is active and the product planning corresponding to the demand of various processes in Korea, It can be a cornerstone of the industry.

고안정화 고압장치 기술 축적을 통해 고부가가치의 Micro Focus X-ray장치 및 E-beam Writer, Lithography등으로의 장치기술에 접근이 가능해 진다. 더불어 본 발명의 장치기술은 반도체, 디스플레이 및 Solar cell device의 미세공정의 Sintering 및 Curing공정에 매우 우수한 특성을 보여준다. 이러한 폭넓은 용도의 수요가 있음에도 대부분이 Macro 영역 대의 전자빔 용접기만 상용화하고 있으며, Micro 영역 대까지의 용접은 불구하고 원리적인 한계를 극복하지 못하고 개발이 이루어지지 못하고 있었기 때문에, 본 발명 기술을 통하여 Low Power Macro와 Micro 전 영역 대를 포함한 전자빔 용접기는 반도체 및 정밀 부품 등에서의 미세 가공까지 수요를 확대할 수 있게 된다.The accumulation of high stabilization high-pressure device technology enables access to high-value micro-focus X-ray device, E-beam writer, lithography and other device technology. In addition, the device technology of the present invention exhibits excellent characteristics in the sintering and curing processes of microprocessing of semiconductors, displays, and solar cell devices. In spite of the demand for such a wide range of applications, most of them are commercializing only the electron beam welding machine of the Macro area, and since welding has not been able to overcome the limitations and can not be developed, Electron beam welders, including Power Macro and Micro all-zone, will be able to expand demand for micro-machining in semiconductors and precision components.

이러한 기술적 완성은 앞서 설명한 바와 같이, 이중 슬릿 구조를 가지는 대안렌즈를 통해, 전자빔을 미세 집속할 수 있으므로, 영상과 용접처리 효과를 동시에 얻을 수 있게 된다. 그러므로 특히, 미세 용접분야에 획기적인 혁신을 불러일으킬 수 있으며, 또한 단순 고 출력 대용량의 전자빔 용접기에도 적용하여 동일 조건하에서 상대적으로 높은 출력을 구현할 수 있다. 또한, 주사 전자현미경의 경통구조와의 접목은 영상확보를 통한 용접 물을 대상으로 하는 용접특성 평가(측정 및 가공부분의 검증)까지도 적용이 가능함으로써, 활용도를 극대화할 수 있는 장점이 있다.
As described above, since the electron beam can be finely focused through the alternative lens having the double slit structure, the image and the welding process effect can be obtained at the same time. Therefore, it is possible to bring about breakthrough innovation especially in the field of fine welding, and it is also applied to a simple high-power, large-capacity electron beam welding machine, and relatively high output can be realized under the same conditions. In addition, the connection with the barrel structure of the scanning electron microscope can be applied to the evaluation of the welding characteristic (verification of the measurement and the machining part) of the welded object through the securing of the image, thereby maximizing the utilization.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Those skilled in the art will readily appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.

100..복합장치
110..전자총
120..용접 및 관찰챔버
130..경통부
140..검출기100 .. Composite Device
110 .. electron gun
120. Welding and observation chamber
130.
140 .. Detector

Claims (7)

전자빔을 방사하는 전자총;
상기 전자총에서 방사된 전자빔을 이용하여 진공상태에서 모재에 용접 또는 접합을 하고, 용접 및 접합된 모재를 관찰할 수 있는 용접 및 관찰챔버와;
상기 전자총에서 방사된 전자빔을 상기 용접 및 관찰챔버 내의 모재로 집속되도록 가이드 하는 경통부;
상기 경통부 내에 설치되어, 상기 모재에 집속되는 전자빔에 의해 방출되는 2차 전자 또는 역전압을 통한 후방산란전자를 포집하여 관찰영상을 획득하는 검출기;를 포함하여
상기 경통부는,
상기 전자총과 상기 용접 및 관찰챔버를 연결하는 경통 몸체와;
상기 경통몸체에 설치되어 통과하는 전자빔의 빔 스폿을 작게 하면서 고밀도의 탐침전류를 출력할 수 있도록 전기장이 이중으로 발생하도록 하는 2중 슬릿을 가지는 대안렌즈; 및
상기 대안렌즈를 통과하는 전자빔을 모재로 집속시켜주는 대물렌즈;를 포함하고,
상기 2중 슬릿은 서로 다른 크기의 자기장을 발생시키도록 형성되고,
상기 2중 슬릿은,
상기 전자빔의 이동경로 상에 순차적으로 상하로 이격되어 배치되는 상부 슬릿과 하부 슬릿을 포함하며,
상기 경통몸체에는 상기 상부 슬릿 및 상기 하부슬릿이 동일한 상하 폭을 가지도록 동일하게 형성되고,
상기 하부슬릿에 대응되게 상기 경통몸체의 내부에는 자기장의 세기를 줄여주기 위한 자기장 차폐부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치.An electron gun emitting an electron beam;
A welding and observation chamber capable of welding or joining the base material in a vacuum state using the electron beam emitted from the electron gun, and observing the welded and bonded base material;
A lens barrel for guiding the electron beam emitted from the electron gun to be converged by the base material in the welding and observation chamber;
And a detector installed in the lens barrel to capture observation images of secondary electrons emitted by an electron beam focused on the base material or back scattered electrons through a reverse voltage,
Wherein,
A barrel body connecting the electron gun and the welding and observation chamber;
An alternative lens having a double slit for generating an electric field so as to output a high density probe current while reducing a beam spot of an electron beam passing through the lens barrel; And
And an objective lens that focuses the electron beam passing through the alternative lens to the base material,
The double slits are formed to generate magnetic fields of different sizes,
The double-
And an upper slit and a lower slit, which are sequentially and vertically spaced apart from each other on a moving path of the electron beam,
The upper slit and the lower slit are equally formed in the barrel body so as to have the same vertical width,
And a magnetic field shielding member for reducing a strength of a magnetic field is provided in the inside of the barrel body corresponding to the lower slit. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자기장 차폐부재는 원통형상을 가지며, 상기 경통 내주와 상기 하부슬릿의 외주 사이에 설치되며, 니켈과 순철의 합금으로 형성된 것을 특징으로 하는 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치.The method according to claim 1,
Wherein the magnetic shield member has a cylindrical shape and is provided between the inner periphery of the barrel and the outer periphery of the lower slit and is formed of an alloy of nickel and pure iron. 전자빔을 방사하는 전자총;
상기 전자총에서 방사된 전자빔을 이용하여 진공상태에서 모재에 용접 또는 접합을 하고, 용접 및 접합된 모재를 관찰할 수 있는 용접 및 관찰챔버와;
상기 전자총에서 방사된 전자빔을 상기 용접 및 관찰챔버 내의 모재로 집속되도록 가이드 하는 경통부;
상기 경통부 내에 설치되어, 상기 모재에 집속되는 전자빔에 의해 방출되는 2차 전자 또는 역전압을 통한 후방산란전자를 포집하여 관찰영상을 획득하는 검출기;를 포함하여
상기 경통부는,
상기 전자총과 상기 용접 및 관찰챔버를 연결하는 경통 몸체와;
상기 경통몸체에 설치되어 통과하는 전자빔의 빔 스폿을 작게 하면서 고밀도의 탐침전류를 출력할 수 있도록 전기장이 이중으로 발생하도록 하는 2중 슬릿을 가지는 대안렌즈; 및
상기 대안렌즈를 통과하는 전자빔을 모재로 집속시켜주는 대물렌즈;를 포함하고,
상기 경통 몸체 내부에 장착 및 분리 가능하게 설치되며, 분리시 상기 챔버 내에서 상기 전자빔을 이용한 용접 및 접합모드를 진행할 수 있도록 하고, 장착시 상기 경통 내부에서 상기 대안렌즈 및 대물렌즈와 연계하여 통과하는 전자빔의 크기를 재차 집속시켜서 모재 관찰모드를 진행할 수 있도록 하는 복수의 조리개를 가지는 파이프구조의 슬리브부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치.An electron gun emitting an electron beam;
A welding and observation chamber capable of welding or joining the base material in a vacuum state using the electron beam emitted from the electron gun, and observing the welded and bonded base material;
A lens barrel for guiding the electron beam emitted from the electron gun to be converged by the base material in the welding and observation chamber;
And a detector installed in the lens barrel to capture observation images of secondary electrons emitted by an electron beam focused on the base material or back scattered electrons through a reverse voltage,
Wherein,
A barrel body connecting the electron gun and the welding and observation chamber;
An alternative lens having a double slit for generating an electric field so as to output a high density probe current while reducing a beam spot of an electron beam passing through the lens barrel; And
And an objective lens that focuses the electron beam passing through the alternative lens to the base material,
And a welding and bonding mode using the electron beam can be performed in the chamber at the time of detachment, and the welding and bonding mode using the electron beam can be performed in the chamber when the detachable body is inserted into the lens barrel, Further comprising a sleeve member having a pipe structure having a plurality of apertures for allowing the size of the electron beam to be focused again so as to allow the base material observation mode to proceed. 제5항에 있어서,
상기 경통몸체는,
하부 중앙에 음극 전극이 설치되는 상부 경통과;
내부에 상기 대안렌즈와 상기 대물렌즈가 상하로 배치되며, 상단이 상기 상부경통의 하부와 결합 및 분리되는 하부경통과;
상기 하부경통의 상부와 상기 상부경통의 하부를 결합 및 분리가능하게 결합하는 결합부; 및
상기 하부경통의 중앙 상부에 설치되며, 상기 음극 전극과 마주하는 양극 전극이 끼워져 결합되는 결합구를 가지며,
상기 슬리브부재는 그 상단이 상기 양극 전극의 하단에 결합 및 분리 가능하며, 결합시 상기 결합구를 통해 상기 하부경통 내부로 삽입결합되는 것을 특징으로 하는 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치.6. The method of claim 5,
Wherein the barrel body comprises:
An upper tube having a cathode electrode at a lower center thereof;
An upper lens barrel and a lower lens barrel, the upper lens barrel and the lower lens barrel being coupled to and separated from each other;
An engaging portion for engaging and releasably engaging an upper portion of the lower barrel with a lower portion of the upper barrel; And
A cathode electrode provided on an upper portion of the center of the lower column and having a coupling hole for coupling the anode electrode facing the cathode electrode,
Wherein the upper end of the sleeve member is coupled to and detachable from the lower end of the anode electrode, and the sleeve member is inserted into the lower tube through the coupling hole when the coupling member is engaged. 제5항에 있어서,
상기 슬리브부재는,
복수의 조리개가 복수의 파이프형 슬리브몸체와 순차적으로 동축적으로 연결된 파이프구조를 가지는 것을 특징으로 하는 용접 및 관찰기능을 가지는 복합장치.
6. The method of claim 5,
The sleeve member
And a plurality of diaphragms are coaxially and coaxially connected to the plurality of pipe-shaped sleeve bodies.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004014909A (en) 2002-06-10 2004-01-15 Nikon Corp Charged particle beam apparatus
JP2008130483A (en) * 2006-11-24 2008-06-05 Elionix Kk Electron beam fusion device
JP2012109171A (en) 2010-11-19 2012-06-07 Hitachi High-Technologies Corp Scanning electron microscope

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004014909A (en) 2002-06-10 2004-01-15 Nikon Corp Charged particle beam apparatus
JP2008130483A (en) * 2006-11-24 2008-06-05 Elionix Kk Electron beam fusion device
JP2012109171A (en) 2010-11-19 2012-06-07 Hitachi High-Technologies Corp Scanning electron microscope

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