JPH0136286Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、イオンあるいは電子等の荷電粒子を
収束あるいは偏向するための磁場を制御する装置
に関する。

［従来の技術］ 磁場を安定化するための方式としては、現在２
種の方式が実用化されている。一方の方式は励磁
コイルに流す電流値を検出し、該電流値が常に一
定となるように制御する方式であり、他方の方式
は、磁場の強度を、例えば、ホール素子によつて
検出し、該検出信号が一定となるように制御する
方式である。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記励磁コイルに流される電流値を検出する方
式は、磁極のヒステリシスにより、磁場の強度と
供給する電流値とが１対１に対応しない場合があ
る。その点、ホール素子を用いた方式は、磁場の
強度を直接検出しているため、磁極のヒステリシ
スの影響を受けることがないものの、ホール素子
は周囲温度によつて特性が変化することから、長
時間に渡つて磁場を一定とすることはできない。
その結果、このように制御された磁場を電子線や
イオンビームの偏向磁場あるいはレンズとして用
いた場合、時間と共に徐々に磁場強度が変動し、
安定な電子線或いはイオンビームを得ることが困
難となる。

本考案は、上述した点に鑑みてなされたもの
で、磁極のヒステリシスの影響をなくすと共に、
長時間に渡つて磁場の強度を安定にし得る磁場の
制御装置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本考案に基づく磁場の制御装置は、励磁コイル
に流れる電流を検出し、該電流値が設定電流値に
なるように制御する電流制御手段と、所定磁場強
度に対応した信号を発生する第１の信号設定手段
と、該励磁コイルへの電流の供給に基づいて発生
する磁場の強度を検出する検出手段と、該第１の
信号設定手段と該検出手段の出力信号とを比較す
る比較手段と、該比較手段からの信号に基づき該
検出手段からの信号が所定の強度となるまでの
間、強度が変化する信号を発生する第２の信号設
定手段とを備え、該第１と第２の信号設定手段か
ら発生した２種の信号の加算信号を設定電流値に
対応した信号として該電流制御手段に供給するよ
うに構成したことを特徴としている。

［作用］ 所望の磁場強度に対応した第１の信号に基づい
て励磁コイルに電流が流される。該励磁コイルへ
の電流の供給により発生した磁場強度は、例え
ば、ホール素子によつて検出され、その検出信号
は該所望の磁場強度に対応した第１の信号と比較
される。該検出信号が該所望の磁場強度となるま
で、徐々に強度が変化する信号が発生され、該変
化信号は、該所望の磁場強度に対応した第１の信
号と加算され、該加算された信号に基づいた電流
が設定電流として該励磁コイルに供給される。該
励磁コイルに流される電流は別途検出され、検出
電流値が設定電流値となるように制御される。こ
の結果、初期の磁場設定時はホール素子によつて
検出された信号に基づいて磁場の強度が制御さ
れ、一度所望の磁場強度となつた後には、励磁コ
イルに流される電流を一定とすることによつて磁
場は長時間安定に制御される。

［実施例］ 以下本考案の一実施例を添附図面に基づいて詳
述する。

第１図において、１はパルス発生器であり、該
パルス発生器１は設定磁場を変化させるときのみ
アツプパルスあるいはダウンパルスを発生し、ア
ツプダウンカウンタ２とOR回路３に供給する。
該アツプダウンカウンタ２のカウント値は、Ｄ−
Ａ変換器４にロードされ、該Ｄ−Ａ変換器４によ
つて変換された信号は、演算増幅器５を介してド
ライブ回路６に供給される。該ドライブ回路６は
供給される信号強度に応じた励磁電流を発生し、
励磁コイル７に供給する。該コイル７に流される
電流は検出抵抗８によつて検出され、該検出信号
は該演算増幅器５に負帰還される。該励磁コイル
７への電流の供給により発生した磁場の強度は、
ホール素子９によつて検出され、その検出信号は
増幅器１０を介して第１と第２の比較器１１，１
２に供給される。該第１と第２の比較器１１，１
２には、該Ｄ−Ａ変換器４の出力信号Vsも供給
されており、該第１の比較器１１は検出信号強度
Vhが該信号強度Vs以下のときハイレベル信号を
発生し、該信号VhとVsとが等しくなつたときロ
ーレベル信号となる。該比較器１２は該信号Vh
がVs以上のときハイレベル信号を発生し、該Vh
がVsと等しくなつたときにローレベル信号とな
る。該第１の比較器１１の出力信号はクロツクパ
ルス発生器１３からのクロツクパルスとフリツプ
フロツプ回路１４からのパルスが供給されている
第１のANDゲート回路１５に供給され、該第２
の比較器１２の出力信号はクロツクパルス発生器
１３からのクロツクパルスとフリツプフロツプ回
路１４からのパルスが供給されている第２の
ANDゲート回路１６に供給される。該第１の
ANDゲート回路１５の出力パルスはアツプダウ
ンカウンタ１７にアツプパルスとして供給され、
該第２のANDゲート回路１６の出力パルスは該
アツプダウンカウンタ１７にダウンパルスとして
供給される。

該アツプダウンカウンタ１７のカウント値はＤ
−Ａ変換器１８にロードされ、該Ｄ−Ａ変換器１
８によつて変換されたアナログ信号は、前記演算
増幅器５に供給される。該第１の比較器１１の出
力信号は第１のワンシヨツトマルチバイブレータ
１９に供給され、第２の比較器１２の出力信号は
第２のワンシヨツトマルチバイブレータ２０に供
給される。該第１と第２のワンシヨツトマルチバ
イブレータ１９，２０の出力パルスはOR回路２
１に供給され、該OR回路２１の出力パルスが該
フリツプフロツプ回路１４のリセツトパルスとし
て使用される。尚、該フリツプフロツプ回路１４
は、前記OR回路３の出力パルスによつてセツト
される。

上述した如き構成において、磁場強度をH₀か
らH₁に高くする場合には、パルス発生器１から
第２図ａに示す所定の数のパルスがアツプダウン
カウンタ２にアツプパルスとして供給される。該
アツプダウンカウンタ２のカウント値はＤ−Ａ変
換器４にロードされることから、該Ｄ−Ａ変換器
４の出力信号は第２図ｂに実線で示すように、磁
場強度H₁に対応した信号強度となり、この信号
は演算増幅器５を介してドライブ回路６に供給さ
れ、該信号強度に応じた励磁電流が励磁コイル７
に供給される。このとき、該コイルへの電流の供
給によつても磁極（図示せず）のヒステリシスの
影響により、発生する磁場の強度は第２図ｂに点
線で示す如く、H₁より低い強度Hqとなる。該磁
場の強度はホール素子９によつて検出され、強度
H_qに対応した検出信号は第１と第２の比較器１
１，１２に供給されてＤ−Ａ変換器４からのH₁
に対応した信号と比較される。ここで、該H_qは
該H₁より低いため、該比較器１１から第２図ｃ
に示すハイレベル信号が第１のANDゲート回路
１５に出力される。該ANDゲート回路１５には、
該パルス発生器１のパルスが供給されるOR回路
３からのパルスによつてセツトされるフリツプフ
ロツプ回路１４からの第２図ｄに示す信号とパル
ス発生器１３からの第２図ｅに示すパルス信号も
供給されている。その結果、該第１のANDゲー
ト回路１５からは、第２図ｆに示すパルス信号が
アツプパルスとしてアツプダウンカウンタ１７に
供給される。該カウンタ１７のカウント値はＤ−
Ａ変換器１８にロードされており、該Ｄ−Ａ変換
器１８からは第２図ｇに示す信号が演算増幅器５
に供給される。

該演算増幅器５はＤ−Ａ変換器４とＤ−Ａ変換
器１８の出力信号を加算してドライバ回路６に供
給しており、その結果、該励磁コイル７に供給さ
れる電流値は増加させられ、それにつれて磁場強
度Ｈは第２図ｂの点線の如く増加する。該磁場強
度が所定の値Ｈ、となつたとき該比較器１１の出
力はローレベルとなり、この信号の立ち下がりに
より、ワンシヨツトマルチバイブレータ１９は第
２図ｈのパルスを発生する。該ワンシヨツトマル
チバイブレータ１９からのパルスはOR回路２１
を介してフリツプフロツプ回路１４にリセツト信
号として供給される。該比較器１１とフリツプフ
ロツプ回路１４の出力がローレベルとなつたた
め、パルス発生器１３からアツプダウンカウンタ
１７へのパルスの供給は停止され、従つて、Ｄ−
Ａ変換器１８の出力信号強度は、磁場強度がH₁
となつた状態を維持することになる。その後、励
磁コイルに供給される電流は検出抵抗８によつて
検出され、該電流値に対応した信号がＤ−Ａ変換
器４とＤ−Ａ変換器１８の加算信号に常に等しく
なるように制御される。尚、ホール素子９の特性
が周囲温度によつて変動し、該ホール素子から比
較器への信号強度が変動し、比較器１１あるいは
１２の出力がハイレベルとなつても、フリツプフ
ロツプ回路１４の出力はOR回路３からパルスが
供給されない限りローレベルとなつているため、
該ホール素子の変動によつてはアツプダウンカウ
ンタ１７へパルスは供給されず、Ｄ−Ａ変換器１
８の出力信号強度は変化しない。

上述した説明は磁場強度を増加させる場合であ
るが、磁場強度を減少させる場合には、パルス発
生器１からダウンパルスをアツプダウンカウンタ
２に供給すれば良い。その場合、Ｄ−Ａ変換器４
からの信号強度はホール素子からの信号強度より
低くなるため、比較器１２からハイレベル信号が
出力され、アツプダウンカウンタ１７へはAND
ゲート回路１６を介してパルス発生器１３からの
パルスがダウンパルスとして供給される。

以上本考案の一実施例を詳述したが、本考案は
この実施例に限定されず幾多の変形が可能であ
る。例えば、パルス発生器１とアツプダウンカウ
ンタ２に代え、コンピユータからセツトレジスタ
に変化させる磁場強度に対応した信号をセツト
し、該セツトレジスタの値をＤ−Ａ変換して演算
増幅器５に供給するように構成しても良い。

［効果］ 以上詳述した如く、本考案においては、磁場設
定の初期の段階では発生した磁場の強度を直接検
出して該磁場の強度が設定した値となるように制
御し、その後は励磁コイルに供給される電流値を
一定とするように制御しているため、磁極のヒス
テリシスの影響なく所定の磁場を長時間に渡つて
安定して発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すブロツク図、
第２図は第１図の実施例を説明するために用いた
信号波形図である。 １，１３……パルス発生器、２，１７……アツ
プダウンカウンタ、３，２１……OR回路、４，
１８……Ｄ−Ａ変換器、５……演算増幅器、６…
…ドライバ回路、７……励磁コイル、８……検出
抵抗、９……ホール素子、１０……増幅器、１
１，１２……比較器、１４……フリツプフロツプ
回路、１５，１６……ANDゲート回路、１９，
２０……ワンシヨツトマルチバイブレータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 励磁コイルに流れる電流を検出し、該電流値
   が設定電流値になるように制御する電流制御手
   段と、所定磁場強度に対応した信号を発生する
   第１の信号設定手段と、該励磁コイルへの電流
   の供給に基づいて発生する磁場の強度を検出す
   る検出手段と、該第１の信号設定手段と該検出
   手段の出力信号とを比較する比較手段と、該比
   較手段からの信号に基づき該検出手段からの信
   号が所定の強度となるまでの間、強度が変化す
   る信号を発生する第２の信号設定手段とを備
   え、該第１と第２の信号設定手段から発生した
   ２種の信号の加算信号を設定電流値に対応した
   信号として該電流制御手段に供給するように構
   成した磁場の制御装置。 (2) 該比較手段は第１の比較器と第２の比較器を
   備えており、該第２の信号設定手段はパルス発
   生器、アツプダウンカウンタとＤ−Ａ変換器よ
   り成り、該第１の比較器は該検出信号が第１の
   信号設定手段からの信号強度以上となつた時を
   検出し、該検出時点まで該パルス発生器からの
   パルスを該アツプダウンカウンタにアツプパル
   スとして供給し、該第２の比較器は該検出信号
   が第１の信号設定手段からの信号強度以下とな
   つた時を検出し、該検出時点まで該パルス発生
   器からのパルスを該アツプダウンカウンタにダ
   ウンパルスとして供給するようにした実用新案
   登録請求の範囲第１項記載の磁場の制御装置。