WO2023074104A1 - 電子ビーム処理装置 - Google Patents

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WO2023074104A1
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processing apparatus
beam processing
transmission window
transmission
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智 市村
啓明 小島
哲也 須藤
誠 伊藤
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株式会社日立製作所
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/04—Irradiation devices with beam-forming means

Definitions

  • the present invention relates to an electron beam processing apparatus having an electron beam transmission window.
  • Patent Document 1 discloses a particle beam transmission window that is attached to a vacuum chamber of a particle beam irradiation apparatus having a particle beam generation unit and transmits the particle beam from the inside to the outside of the vacuum chamber, wherein the particle beam is transmitted. and two frames that are hermetically joined to the metal thin film in such a manner as to sandwich the metal thin film in order to attach the metal thin film to the vacuum chamber, at least one of the two frames.
  • a particle beam irradiation apparatus is disclosed in which two frames have a porous structure in the passage area of the particle beam.
  • the particle beam transmission window is configured as described above, so that the metal thin film that constitutes a part of the particle beam transmission window has a pressure difference between the inside and outside of the transmission window, It is intended to avoid breakage due to thermal deformation.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide an electron beam processing apparatus capable of improving the amount.
  • the electron beam processing apparatus of the present invention comprises an electron beam generation source, an irradiation control section for controlling the irradiation direction of the electron beam, an electron beam passing section for transmitting the electron beam through a transmission window, , the electron beam processing apparatus has a rotating member that maintains the reduced pressure of the electron beam passing section, faces the electron beam generation source, and can rotate while maintaining airtightness, and the transmission window is configured to rotate
  • the member is provided with a plurality of them, and the shape thereof is linear.
  • the amount of electron beam irradiation to a specific portion of the object can be improved.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam processing apparatus according to a first embodiment
  • FIG. 1 is a top view of an electron beam processing apparatus according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the opening housing of the electron beam processing apparatus according to the first embodiment (cross-sectional view along AA in FIG. 2);
  • 4 is a bottom view of the opening housing of the electron beam processing apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a graph of temporal changes in the rotation angle of the aperture housing of the electron beam processing apparatus according to the first embodiment.
  • 5 is a graph of temporal changes in the radial position of the electron beam in the aperture housing of the electron beam processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a graph of temporal changes in the rotation angle of the opening housing of the electron beam processing apparatus according to the second embodiment.
  • 10 is a graph of temporal changes in the radial position of the electron beam in the aperture housing of the electron beam processing apparatus according to the second embodiment.
  • 10 is a graph of temporal changes in the radial position of the electron beam in the aperture housing of the electron beam processing apparatus according to the third embodiment. It is a modification of the electron beam irradiation position of the electron beam processing apparatus according to the second embodiment. It is an example of arrangement of cooling water pipes of the electron beam processing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an electron beam processing apparatus 1000 according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a top view
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the opening housing 60 (cross-sectional view AA in FIG. 2)
  • FIG. 4 is the opening. 6 is a bottom view of the housing 60;
  • the electron beam processing apparatus 1000 of this embodiment shown in FIG. 1 includes an electron beam generation source 600, an irradiation control section 700 for controlling the irradiation direction of the electron beam, and an electron beam passing section 800 for transmitting the electron beam from the transmission window 200. and have.
  • the transmission window 200 is composed of a metal thin film, such as a Ti film or a Be film.
  • the electron beam generation source 600 includes housings 10 and 11 whose interiors can be evacuated, a cathode 1 disposed inside the housings for emitting electrons, and an electric field applied to the emitted electrons to generate a predetermined amount of electrons. It is provided with an extraction electrode 2 that is extracted downward in the drawing, and an anode 3 that accelerates the extracted electrons to a predetermined energy and irradiates them downward as an electron beam 6 .
  • the irradiation control unit 700 is connected to the housing 11 of the electron beam generation source 600 and has a housing 12 whose interior can be evacuated, and a coil disposed inside the housing that controls the convergence and divergence of the passing electron beam. 4 and a deflection coil 5 for controlling the direction of the electron beam.
  • the electron beam passing unit 800 includes a housing 50 connected to the housing 12 of the irradiation control unit 700, an opening housing 60 having a plurality of openings 100 arranged in the circumferential direction, and each opening 100.
  • a transparent window 200 (see FIG. 3) mounted in an airtight manner is provided on the lower side.
  • 24 transmissive windows 200 are arranged in the circumferential direction (each thick solid curve in FIG. 4 is the transmissive window 200).
  • the motor 40 that rotates the opening housing 60 relative to the housing 50
  • the seal portion 71 that maintains airtightness between the housing 50 and the rotating shaft of the motor 40
  • the housing 50 A bearing 80 that maintains a vertical mutual spacing when the opening housing 60 is rotated, and a seal that is disposed on the inner periphery of the bearing and maintains airtightness between the housing 50 and the opening housing 60.
  • a portion 70 is provided.
  • Motor 40 is attached to housing 50 by support member 41 .
  • the deflection coils should be controlled so that the electron beam passes through the intersection of the straight line 510 and the rotating transmission window 200 . Details will be described later.
  • the object 500 to be processed is disposed, and the electron beam transmitted through the linear transmission window 200 is irradiated to perform desired electron beam processing such as welding and surface modification. etc. are processed.
  • the term "linear" used herein means that the width of the transmission window is about the diameter of the electron beam and the length is longer than that. As shown in FIG. 2, a straight line 510 on the surface of an object 500 to be processed is irradiated with an electron beam.
  • FIG. 5A is a graph of the time variation of the rotation angle of the aperture housing 60
  • FIG. 5B is a time variation graph of the position of the electron beam in the aperture housing radial direction. Description will be made with reference to FIGS. 1 to 4 as appropriate.
  • the opening housing 60 is rotated at a constant speed as shown in FIG. 5A.
  • the rotation angle of the opening housing 60 on the vertical axis in FIG. 5A is 0° in the state shown in FIG.
  • the time on the horizontal axis is normalized by the time required for one rotation, that is, 360° rotation, and the time when the rotation angle of the opening housing 60 is 0° is set as the starting point 0.
  • the insides of the electron beam generation source 600, the irradiation control unit 700, and the electron beam passage unit 800 are previously depressurized below the ambient atmosphere of the workpiece 500 by an exhaust device (not shown) connected to the flanges 21 and 22. This prevents the electron beam 6 from colliding with the residual gas and scattering.
  • an exhaust device not shown
  • electrons are emitted from the cathode 1, an electric field is applied to the electrons by the extraction electrode 2, and a predetermined amount of electrons are extracted downward in FIG. It is introduced into the control unit 700 .
  • the electron beam 6 introduced into the irradiation control unit 700 is converged at the position of the transmission window 200 so that the beam diameter is minimized.
  • the direction of the electron beam 6 can be changed by controlling the current applied to the deflection coil.
  • the extraction amount of the electron beam 6 can be controlled by the voltage value applied to the extraction electrode 2 of the electron beam generation source 600. When the electron beam 6 is not irradiated, the extraction amount is set to a predetermined voltage value or less. set to 0.
  • the deflection coil should be controlled so that the electron beam passes through the intersection of the straight line 510 and the rotating transmission window 200 .
  • the electron beam is controlled to scan in the radial direction, so that the electron beam is emitted almost continuously in time while reciprocating left and right with respect to a straight line 510 (see FIG. 4).
  • the shape of the transmission window 200 shown in FIG. 4 is determined so that the electron beam is transmitted when the scanning speed of the electron beam is controlled to be constant as shown in FIG. 5B.
  • a linear range on the surface of the object to be processed can be irradiated substantially continuously with an electron beam.
  • the amount of electron beams transmitted through one transmissive window 200 per unit time can be reduced, the amount of heat generated per unit time in the transmissive window 200 due to electron beam transmission can be reduced.
  • the heat generated in the transmissive window 200 is dispersed and escapes to the opening housing 60, so that the temperature rise can be reduced. This makes it possible to improve the irradiation amount of the electron beam while preventing the transmission window from being damaged by thermal deformation.
  • the gap between the adjacent transmissive windows 200 has the thickness of the opening housing 60, so that the pressure difference between the inside and outside of the opening housing 60 can be maintained. .
  • FIG. 6 is a bottom view of the aperture housing 60 of the electron beam processing apparatus according to the second embodiment
  • FIG. 7A is a graph of the time change of the rotation angle of the aperture housing 60
  • FIG. 7B is the electron beam aperture housing. 60 is a graph of radial position over time;
  • the main changes in the configuration of the electron beam processing apparatus of this embodiment from the first embodiment are as follows. All of the transmission windows shown in FIG. 4 have the same curved shape convex in the rotational direction of the opening housing 60 as shown in FIG. Along with this, the graph of the time change of the radial position of the aperture housing of the electron beam shown in FIG. 5B is changed to that shown in FIG. 7B.
  • the opening housing 60 rotates at a constant rotational speed, and as shown in FIG. , the electron beam can be irradiated to the straight line 510 almost continuously from right to left.
  • the shape of the transmission window 200 shown in FIG. 6 is determined so that the electron beam is transmitted when the scanning speed of the electron beam is controlled to be constant as shown in FIG. 7B.
  • the shape of the transmissive window 200 may be mirror-symmetrical to that shown in FIG. Control may be performed to repeatedly scan in one direction on the inner diameter side.
  • the electron beam processing apparatus of this embodiment can irradiate an electron beam substantially continuously in a linear range on the surface of the object to be processed. , the amount of electron beams transmitted through one transmission window 200 per unit time can be reduced, and the amount of heat generated per unit time in the transmission window 200 due to electron beam transmission can be reduced. Then, as shown in FIG. 3, the heat generated in the transmissive window 200 is dispersed and escapes to the opening housing 60, so that the temperature rise can be reduced. As a result, it is possible to improve the irradiation amount of the electron beam while preventing the transmissive window 200 from being damaged due to thermal deformation.
  • the interval between adjacent transmissive windows 200 can be made larger than that of the first embodiment shown in FIG. This has the effect of increasing the mechanical strength of the opening housing 60 .
  • FIG. 11 shows an arrangement example of cooling water pipes in an electron beam processing apparatus according to the second embodiment.
  • the cooling water pipe 90 can be arranged through the adjacent transmissive windows 200 as illustrated in FIG. There is an effect that the cooling of 60 becomes easy.
  • FIG. 10 is a modification of the electron beam irradiation position of the electron beam processing apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 10 illustrates a plurality of straight lines 509, 510, 511 that can be irradiated with electron beams in the electron beam processing apparatus. These straight lines are included in the range of the inner diameter Rin and the outer diameter Rout in which the irradiation windows are arranged. Thus, each straight line can be irradiated with the electron beam by controlling the deflection coil so that the electron beam passes through the intersection of each straight line and the rotating transmissive window 200 .
  • the opening housing 60 is rotated several times while irradiating the electron beam along a straight line 509 that can be irradiated with the electron beam. 60 is rotated several times, and finally, the aperture housing 60 is rotated several times while irradiating the electron beam in line with the irradiable straight line 511 .
  • FIG. 8 is a bottom view of the aperture housing 60 of the electron beam processing apparatus according to the third embodiment
  • FIG. 9A is a graph of the time change of the rotation angle of the aperture housing 60
  • FIG. 9B is the electron beam aperture housing. 60 is a graph of radial position over time;
  • the main changes in the configuration of the electron beam processing apparatus of this embodiment from the second embodiment are as follows. All of the transmission windows 200 shown in FIG. 6 have the same linear shape as shown in FIG. Along with this, the graph of the time change of the radial position of the electron beam opening housing 60 shown in FIG. 7B is changed to that shown in FIG. 9B.
  • the opening housing 60 is rotated at a constant rotational speed, and the electron beam is directed in one direction from the inner diameter side to the outer diameter side, as shown in FIG. 9B.
  • the electron beam can be irradiated to the straight line 510 almost continuously from right to left.
  • the scanning operation of the electron beam shown in FIG. 9B is determined so that the electron beam passes through the linear transmission window 200 shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 9B, the scanning speed, which is the time differential of the radial position of the electron beam, changes. Therefore, in order to uniformize the irradiation dose of the electron beam irradiated onto the straight line 510 per scan, the voltage of the extraction electrode 2 shown in FIG. is small, and the electron beam quantity is increased in areas where the scanning speed is high.
  • the transmissive window 200 since the transmissive window 200 has a linear shape, it is easier to manufacture than the curved transmissive window 200 shown in the second embodiment.
  • the electron beam processing apparatus 1000 described above includes an electron beam generation source 600, an irradiation control section 700 that controls the irradiation direction of the electron beam, and an electron beam passing section 800 that allows the electron beam to pass through the transmission window 200. It has a rotating member (for example, the opening housing 60) that maintains the reduced pressure in the electron beam passing section 800, faces the electron beam generating source 600, and can be rotated while maintaining airtightness. It is characterized in that it is provided with a plurality of , and its shape is linear.
  • the transmissive window 200 is formed in a curved shape and a straight shape.
  • a feature is that a cooling water pipe 90 is arranged inside the rotating member through between the adjacent transmissive windows 200 .
  • the transmission windows 200 are arranged in the circumferential direction of the rotating member, and the longitudinal direction of each transmission window is formed substantially in the radial direction. is moved, the electron beam can be scanned in the longitudinal direction of the transmission window 200 .
  • An electron beam processing apparatus 1000 having an irradiation control unit 700 for extracting an electron beam from a vacuum into the atmosphere and irradiating an object to be processed placed in the atmosphere, wherein the electron beam is extracted from the vacuum into the atmosphere.
  • a plurality of transmission windows 200 are provided for allowing transmission and airtightness. It is formed substantially in the radial direction, and the irradiation control unit 700 can scan the electron beam in the longitudinal direction of the transmission window while moving the transmission window 200 by rotating the rotating member.
  • Reference Signs List 1 cathode 2 extraction electrode 3 anode 4 coil 5 deflection coil 6 electron beam 10, 11, 12 housing 21, 22 flange 40 motor 41 support member 50 housing 60 opening housing (rotating member) 70, 71 seal part 80 bearing 90 cooling water pipe 100 opening 200 transmission window 600 electron beam generation source 500 object to be processed 509, 510, 511 straight line 700 irradiation control part 800 electron beam passing part 1000 electron beam processing apparatus

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Abstract

電子ビーム処理装置（１０００）は、電子ビーム発生源（６００）と、電子ビームの照射方向を制御する照射制御部（７００）と、透過窓から前記電子ビームを透過させる電子ビーム通過部（８００）と、を備えた電子ビーム処理装置において、電子ビーム通過部（８００）の減圧を保持し、電子ビーム発生源（６００）に対向し、気密を保持しながら回転可能な回転部材（開口部筐体（６０））を有し、透過窓（２００）は、回転部材に複数設けられ、その形状は線状である。透過窓（２００）は、回転部材の円周方向に配設されるとともに、各透過窓の長手方向が概略径方向に形成されており、照射制御部（７００）は、回転部材を回転させることで透過窓（２００）を移動させながら、電子ビームを透過窓の長手方向にスキャンする。

Description

電子ビーム処理装置
　本発明は、電子ビーム透過窓を備えた電子ビーム処理装置に関する。
　特許文献１に、粒子線の発生部を備える粒子線照射装置の真空チャンバに取り付けられ、該粒子線を該真空チャンバの内側から外側に透過させる粒子線透過窓であって、前記粒子線が透過する金属薄膜と、該金属薄膜を該真空チャンバに取り付けるために、該金属薄膜を挟持する形態で該金属薄膜に気密接合される２つのフレームと、を備え、該２つのフレームのうちの少なくとも１つのフレームを、前記粒子線の通過領域で多孔構造とした粒子線照射装置が開示されている。
　特許文献１に記載の粒子線照射装置においては、粒子線透過窓を前記の構成とすることにより、粒子線透過窓の一部を構成している金属薄膜が、透過窓内外の圧力差や、熱変形によって破損するのを回避することを意図している。
特開２０１３－１４８４７８号公報
　しかしながら、特許文献１の粒子線照射装置では、粒子線源に対して相対的に位置が変化しない対象物の特定箇所に粒子線を照射し続ける場合、金属薄膜の特定箇所を粒子線が透過し続けることにより、当該箇所の温度が上昇し、熱変形によって破損に至る恐れがある。そのため、粒子線の対象物の特定箇所への照射量が制限されるという問題がある。
　本発明は、前記問題点を解消するべくなされたもので、電子ビーム源に対して対象物が、相対的に位置が変化しない場合であっても、対象物の特定箇所への電子ビームの照射量を向上可能な電子ビーム処理装置を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するため、本発明の電子ビーム処理装置は、電子ビーム発生源と、電子ビームの照射方向を制御する照射制御部と、透過窓から前記電子ビームを透過させる電子ビーム通過部と、を備えた電子ビーム処理装置において、前記電子ビーム通過部の減圧を保持し、前記電子ビーム発生源に対向し、気密を保持しながら回転可能な回転部材を有し、前記透過窓は、前記回転部材に複数設けられ、その形状は線状であることを特徴とする。本発明のその他の態様については、後記する実施形態において説明する。
　本発明によれば、電子ビーム源に対して対象物が、相対的に位置が変化しない場合であっても、対象物の特定箇所への電子ビームの照射量を向上できる。
第１実施形態に係る電子ビーム処理装置の構成図である。 第１実施形態に係る電子ビーム処理装置の上面図である。 第１実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体の要部断面図（図２のＡＡ断面図）である。 第１実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体の下面図である。 第１実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体の回転角の時間変化のグラフである。 第１実施形態に係る電子ビーム処理装置の電子ビームの開口部筐体における径方向位置の時間変化のグラフである。 第２実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体の下面図である。 第２実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体の回転角の時間変化のグラフである。 第２実施形態に係る電子ビーム処理装置の電子ビームの開口部筐体における径方向位置の時間変化のグラフである。 第３実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体の下面図である。 第３実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体の回転角の時間変化のグラフである。 第３実施形態に係る電子ビーム処理装置の電子ビームの開口部筐体における径方向位置の時間変化のグラフである。 第２実施形態に係る電子ビーム処理装置の電子ビーム照射位置の変形例である。 第２実施形態に係る電子ビーム処理装置の冷却水配管の配設例である。
　以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図面において、同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。
＜第１実施形態＞
　図１から図４を参照して、第１実施形態に係る電子ビーム処理装置について説明する。図１は本実施形態に係る電子ビーム処理装置１０００の構成図、図２は上面図、図３は開口部筐体６０の要部断面図（図２のＡＡ断面図）、図４は開口部筐体６０の下面図である。
　図１に示す本実施形態の電子ビーム処理装置１０００は、電子ビーム発生源６００と、電子ビームの照射方向を制御する照射制御部７００と、透過窓２００から電子ビームを透過させる電子ビーム通過部８００と、を備えている。透過窓２００は、金属薄膜で構成されており、例えば、Ｔｉ膜、Ｂｅ膜である。
　電子ビーム発生源６００は、内部を減圧可能な筐体１０，１１と、筐体の内部に配設され、電子を放出する陰極１と、放出された電子に電界を与え、所定量の電子を図の下方に引出す引出し電極２と、引出された電子を所定のエネルギーまで加速して電子ビーム６として下方に照射する陽極３を備えている。
　照射制御部７００は、電子ビーム発生源６００の筐体１１と連結され、内部を減圧可能な筐体１２と、筐体の内部に配設され、通過する電子ビームの集束、発散を制御するコイル４と、電子ビームの向きを制御する偏向コイル５を備えている。
　電子ビーム通過部８００は、照射制御部７００の筐体１２と連結される筐体５０と、複数の開口部１００が周方向に配設された開口部筐体６０と、各々の開口部１００の下部側に、気密を確保して取付けられた透過窓２００（図３参照）と、を備えている。本実施形態においては、図４に示した如く、透過窓２００は周方向に合わせて２４個が配置されている（図４の太い実線の曲線一本一本が透過窓２００である）。また、筐体５０に対して開口部筐体６０を相対的に回転させるモータ４０と、筐体５０とモータ４０の回転軸の間の気密を保持するシール部７１と、筐体５０に対して開口部筐体６０を回転させる際に、上下方向の相互間隔を維持するベアリング８０と、ベアリングの内周に配設され、筐体５０と開口部筐体６０との間の気密を保持するシール部７０を備えている。モータ４０は、筐体５０に対し、支持部材４１によって取付けられている。被処理物５００の表面上の直線５１０に電子ビームを照射する場合、直線５１０と、回転する透過窓２００が交差した場所を電子ビームが透過する様に、偏向コイルを制御すればよい。詳細については、後述する。
　電子ビーム通過部８００の下方には、被処理物５００が配設され、線状の透過窓２００を透過した電子ビームが照射されることにより、所望の電子ビーム処理、例えば溶接や、表面改質などの処理がなされる。なお、ここでいう線状の意味は、透過窓の幅が電子ビームの直径程度で、長さがそれよりも長い形状のことである。図２に示すように、被処理物５００の表面上の直線５１０に電子ビームが照射される。
　次に、本実施形態の電子ビーム処理装置１０００の基本動作を説明する。
　図５Ａは、開口部筐体６０の回転角の時間変化のグラフであり、図５Ｂは、電子ビームの開口部筐体径方向位置の時間変化グラフである。適宜図１から図４を参照して説明する。本実施形態では先ず、図５Ａに示した様に開口部筐体６０を一定速度で回転させておく。図５Ａの縦軸の開口部筐体６０の回転角は、図４に示した状態を０°としている。横軸の時間は、１回転、即ち３６０°回転するのに要する時間で規格化して示しており、開口部筐体６０の回転角が０°の時刻を起点０としている。
　電子ビーム発生源６００、照射制御部７００及び電子ビーム通過部８００の内部は予め、フランジ２１、フランジ２２に接続された図示されていない排気装置によって、被処理物５００の周囲雰囲気よりも減圧されており、電子ビーム６が残留ガスに衝突して散乱するのを抑制している。この状態で陰極１から電子を放出し、引出し電極２によって電子に電界を与え、所定量の電子を図１の下方に引出したのち、陽極３によって所定のエネルギーまで加速して電子ビーム６として照射制御部７００に導入する。
　照射制御部７００に導入した電子ビーム６を、コイル４に流す電流を制御することで、透過窓２００の位置でビーム径が最小となる様に集束させる。そして、偏向コイルに流す電流を制御することで電子ビーム６の向きを変えることができる。
　電子ビーム６の引出し量は、電子ビーム発生源６００の引出し電極２に印加する電圧値によって制御することができ、電子ビーム６を照射しない場合は、所定の電圧値以下に設定して引出し量を０にしておく。
　前記の状態で、被処理物５００の表面上の直線５１０に電子ビームを照射する場合、直線５１０と、回転する透過窓２００が交差した場所を電子ビームが透過する様に、偏向コイルを制御すればよい。本実施形態では、図５Ｂに示した如く、電子ビームを径方向にスキャン制御することで、直線５１０（図４参照）に対し、左右に往復しながら、ほぼ時間的に連続的に電子ビームを照射することができる。なお、図４に示された透過窓２００の形状は、図５Ｂに示した如く、電子ビームのスキャン速度を一定として制御した際に、電子ビームが透過する様に決められたものである。
　以上に示した如く、本実施形態の電子ビーム処理装置１０００では、被処理物の表面上の直線範囲に、ほぼ時間的に連続的に電子ビームを照射できる。一方で、単位時間当たりに1つの透過窓２００を透過する電子ビームの量を少なくできることから、電子ビーム透過により透過窓２００で発生する単位時間当たりの発熱量を少なくできる。
　また、図３に示した如く、透過窓２００で発生した熱は分散して開口部筐体６０に逃げるので、温度上昇を低減できる。これにより、透過窓が熱変形によって破損するのを防ぎつつ、電子ビームの照射量の向上が可能となる。
　また、図４に示した如く、隣接する透過窓２００の間は開口部筐体６０の厚みを有しており、開口部筐体６０の内外の圧力差を保持することが可能となっている。
＜第２実施形態＞
　図６及び図７を参照して、第２実施形態に係る電子ビーム処理装置について説明する。
　図６は第２実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体６０の下面図、図７Ａは開口部筐体６０の回転角の時間変化のグラフ、図７Ｂは電子ビームの開口部筐体６０の径方向位置の時間変化のグラフである。
　本実施形態の電子ビーム処理装置の第１実施形態からの主な構成の変更点は、以下の通りである。図４に示した透過窓の形状を全て、図６に示した如く、開口部筐体６０の回転方向に凸の、同一の曲線形状にしている。これに伴い、図５Ｂに示した電子ビームの開口部筐体径方向位置の時間変化のグラフは、図７Ｂに示したものに変更している。
　本実施形態においては、図７Ａに示した如く、開口部筐体６０が一定の回転速度で回転している状態で、図７Ｂに示した如く、電子ビームを内径側から外径側の１方向に繰り返しスキャンする制御によって、直線５１０に対し、右から左に、ほぼ時間的に連続的に電子ビームを照射することができる。なお、図６に示された透過窓２００の形状は、図７Ｂに示した如く、電子ビームのスキャン速度を一定として制御した際に、電子ビームが透過する様に決められたものである。なお、透過窓２００の形状は、図６に示したものと鏡面対称形状に、即ち、開口部筐体６０の回転方向に凹の形状としてもよく、この場合は、電子ビームを外径側から内径側の１方向に繰り返しスキャンする制御をすればよい。
　本実施形態の電子ビーム処理装置は、第１実施形態の電子ビーム処理装置のものと同様に、被処理物の表面上の直線範囲に、ほぼ時間的に連続的に電子ビームを照射でき、また、単位時間当たりに1つの透過窓２００を透過する電子ビームの量を少なく、電子ビーム透過により透過窓２００で発生する単位時間当たりの発熱量を少なくできる。そして、図３に示した如く、透過窓２００で発生した熱は分散して開口部筐体６０に逃げるので、温度上昇を低減できる。これにより、透過窓２００が熱変形によって破損するのを防ぎつつ、電子ビームの照射量の向上が可能となる。
　一方で、図６に示した如く、隣接する透過窓２００の間隔を図４に示した第１実施形態のものと比較して大きくとることができる。これにより、開口部筐体６０の機械的強度が大きくなるという効果がある。
　図１１は、第２実施形態に係る電子ビーム処理装置の冷却水配管の配設例である。第２実施形態は、隣接する透過窓２００の間隔を大きくとれることから、図１１に例示した如く、隣接する透過窓２００の間を通して冷却水配管９０を配設することができ、開口部筐体６０の冷却が容易になるという効果がある。
　以上の電子ビーム処理の説明は、被処理物５００の表面上の直線５１０に電子ビームを照射する場合について説明してきたものである。一方で、本発明の電子ビーム処理装置が被処理物５００に対して電子ビームを照射できるのは、１本の直線に限定されない。
　図１０は、第２実施形態に係る電子ビーム処理装置の電子ビーム照射位置の変形例である。図１０は、電子ビーム処理装置において電子ビームを照射可能な複数の直線５０９、５１０、５１１を例示したものである。これらの直線は照射窓が配列されている内径Ｒｉｎと外径Ｒｏｕｔの範囲に含まれている。これにより、各直線と、回転する透過窓２００が交差した場所を電子ビームが透過する様に偏向コイルを制御することで、各直線に電子ビームを照射することができる。
　例えば、当初、電子ビームを照射可能な直線５０９に合わせて照射しながら開口部筐体６０を数回回転させ、次に、電子ビームを照射可能な直線５１０に合わせて照射しながら開口部筐体６０を数回回転させ、最後に、電子ビームを照射可能な直線５１１に合わせて照射しながら開口部筐体６０を数回回転させるとよい。
＜第３実施形態＞
　図８及び図９を参照して、第３実施形態に係る電子ビーム処理装置について説明する。
　図８は第３実施形態に係る電子ビーム処理装置の開口部筐体６０の下面図、図９Ａは開口部筐体６０の回転角の時間変化のグラフ、図９Ｂは電子ビームの開口部筐体６０の径方向位置の時間変化のグラフである。
　本実施形態の電子ビーム処理装置の第２実施形態からの主な構成の変更点は、以下の通りである。図６に示した透過窓２００の形状を全て、図８に示した如く、同一の直線形状にしている。これに伴い、図７Ｂに示した電子ビームの開口部筐体６０の径方向位置の時間変化のグラフは、図９Ｂに示したものに変更している。
　本実施形態においては、図９Ａに示した如く、開口部筐体６０が一定の回転速度で回転している状態で、図９Ｂに示した如く、電子ビームを内径側から外径側の１方向に繰り返しスキャンする制御によって、直線５１０に対し、右から左に、ほぼ時間的に連続的に電子ビームを照射することができる。なお、図９Ｂに示した電子ビームのスキャン動作は、図８に示された直線形状の透過窓２００を電子ビームが透過する様に決められたものである。そのため、図９Ｂに示した如く、電子ビーム径方向位置の時間微分であるスキャン速度が変化している。そのため、１回のスキャン当りで直線５１０に照射される電子ビームの照射量を均一化するためには、図１に示した引出し電極２の電圧を制御し、スキャン速度の遅い領域で電子ビーム量を小さく、スキャン速度の速い領域で電子ビーム量を大きくすればよい。
　本実施形態では、透過窓２００が直線形状であることにより、第２実施形態に示した曲線状の透過窓２００より、製作が容易であるという効果がある。
　以上説明した電子ビーム処理装置１０００は、電子ビーム発生源６００と、電子ビームの照射方向を制御する照射制御部７００と、透過窓２００から電子ビームを透過させる電子ビーム通過部８００と、を備え、電子ビーム通過部８００の減圧を保持し、電子ビーム発生源６００に対向し、気密を保持しながら回転可能な回転部材（例えば、開口部筐体６０）を有し、透過窓２００は、回転部材に複数設けられ、その形状は線状であることが特徴である。透過窓２００は、曲線状、直線状に形成されている。
　回転部材の内部に、隣接する透過窓２００の間を通して冷却水配管９０を配設したことが特徴である。
　透過窓２００は、回転部材の円周方向に配設されるとともに、各透過窓の長手方向が概略径方向に形成されており、照射制御部７００は、回転部材を回転させることで透過窓２００を移動させながら、電子ビームを透過窓２００の長手方向にスキャンすることができる。
　電子ビームを真空中から大気中に引出し、大気中に配設された被処理物に対して照射する照射制御部７００を有する電子ビーム処理装置１０００であって、真空中から大気中に電子ビームを透過させるとともに気密を保持する複数の透過窓２００を備え、複数の透過窓２００は、気密を保持しながら回転可能な回転部材の円周方向に配設され、かつ、透過窓２００の長手方向が概略径方向に形成されており、照射制御部７００は、回転部材を回転させることで透過窓２００を移動させながら、電子ビームを透過窓の長手方向にスキャンすることができる。
　本実施形態によれば、透過窓２００が内外の圧力差や、熱変形によって破損するのを防ぎつつ、電子ビームの照射量の向上が可能となる。
　１　　陰極
　２　　引出し電極
　３　　陽極
　４　　コイル
　５　　偏向コイル
　６　　電子ビーム
　１０，１１，１２　筐体
　２１，２２　　フランジ
　４０　　モータ
　４１　　支持部材
　５０　　筐体
　６０　　開口部筐体（回転部材）
　７０，７１　　シール部
　８０　　ベアリング
　９０　　冷却水配管
　１００　　開口部
　２００　　透過窓
　６００　　電子ビーム発生源
　５００　　被処理物
　５０９，５１０，５１１　　直線
　７００　　照射制御部
　８００　　電子ビーム通過部
　１０００　　電子ビーム処理装置

Claims (6)

  1. 　電子ビーム発生源と、電子ビームの照射方向を制御する照射制御部と、透過窓から前記電子ビームを透過させる電子ビーム通過部と、を備えた電子ビーム処理装置において、
    　前記電子ビーム通過部の減圧を保持し、前記電子ビーム発生源に対向し、気密を保持しながら回転可能な回転部材を有し、
    　前記透過窓は、前記回転部材に複数設けられ、その形状は線状である
    　ことを特徴とする電子ビーム処理装置。
  2. 　請求項１に記載の電子ビーム処理装置であって、
    　前記透過窓が曲線状に形成されている
    　ことを特徴とする電子ビーム処理装置。
  3. 　請求項１に記載の電子ビーム処理装置であって、
    　前記透過窓が直線状に形成されている
    　ことを特徴とする電子ビーム処理装置。
  4. 　請求項１に記載の電子ビーム処理装置であって、
    　前記回転部材の内部に、隣接する透過窓の間を通して冷却水配管を配設した
    　ことを特徴とする電子ビーム処理装置。
  5. 　請求項１に記載の電子ビーム処理装置であって、
    　前記透過窓は、前記回転部材の円周方向に配設されるとともに、各透過窓の長手方向が概略径方向に形成されており、
    　前記照射制御部は、前記回転部材を回転させることで前記透過窓を移動させながら、前記電子ビームを透過窓の長手方向にスキャンする
    　ことを特徴とする電子ビーム処理装置。
  6. 　電子ビームを真空中から大気中に引出し、大気中に配設された被処理物に対して照射する照射制御部を有する電子ビーム処理装置であって、
    　真空中から大気中に電子ビームを透過させるとともに気密を保持する複数の透過窓を備え、
    　複数の前記透過窓は、気密を保持しながら回転可能な回転部材の円周方向に配設され、かつ、前記透過窓の長手方向が概略径方向に形成されており、
    　前記照射制御部は、前記回転部材を回転させることで前記透過窓を移動させながら、電子ビームを前記透過窓の長手方向にスキャンする
    　ことを特徴とする電子ビーム処理装置。
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